KR20180089821A - Battery management system and batterm management method - Google Patents

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Abstract

A battery management system includes a charge control switch connected to a large current path between a charging device and a battery module, a plurality of constant current circuits connected in parallel with the charge control switch, and a controller for turning on at least one of the charge control switch and the plurality of constant current circuits according to the state of the battery module when the battery module is charged. It is possible to control the charging current of the battery in consideration of battery voltage or ambient temperature.

Description

배터리 관리 시스템 및 배터리 관리 시스템의 충전 제어 방법{BATTERY MANAGEMENT SYSTEM AND BATTERM MANAGEMENT METHOD}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a battery management system and a battery management system,

실시 예는 배터리 관리 시스템 및 배터리 관리 시스템의 충전 제어 방법에 관한 것이다.Embodiments relate to a battery management system and a charge control method of a battery management system.

이차 전지(secondary cell)는 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하여 방출하고, 전기 에너지를 공급받으면 이를 화학 에너지의 형태로 다시 저장할 수 있어, 충전과 방전을 교대로 반복할 수 있는 전지를 의미한다.A secondary cell refers to a cell capable of alternately repeating charging and discharging by converting chemical energy into electrical energy and releasing it, and storing it in the form of chemical energy when supplied with electrical energy.

이러한 이차 전지는 배터리와 충/방전 회로를 포함하는 배터리 팩 형태로 제작되고 있으며, 배터리 팩의 팩 단자를 통해 외부 전원 또는 외부 부하에 의한 배터리의 충전 또는 방전이 이루어진다.Such a secondary battery is manufactured in the form of a battery pack including a battery and a charge / discharge circuit, and a battery is charged or discharged by an external power source or an external load through a pack terminal of the battery pack.

한편, 배터리가 과방전된 상태에서 충전 기기가 직렬 연결되는 경우, 순간적으로 큰 돌입 전류가 발생할 수 있다. 돌입 전류가 발생할 경우, 고전류인 돌입 전류에 의해 배터리 팩의 회로 소자가 파괴되거나, 배터리에 심각한 파손을 야기할 수도 있다.On the other hand, when the charging device is connected in series with the battery being overdischarged, a large inrush current may instantaneously occur. If an inrush current occurs, the circuit element of the battery pack may be destroyed by the inrush current of a high current, or the battery may be seriously damaged.

배터리는 온도에 따라서 내부 저항이 변화하여 충전 특성이 변화한다. 이로 인해, 고온의 상태에서 배터리 팩을 충전할 경우, 배터리의 내부 저항 변화로 배터리가 내부 발열된 상태가 될 수 있으며, 이 상태에서 충전 전류가 계속 유입되는 경우 배터리 팩의 회로 소자가 손상되는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 매우 낮은 온도에서 배터리 팩을 충전시키기 위해 충전 기기를 배터리 팩에 연결할 경우, 배터리 팩에 순간적으로 큰 돌입 전류가 유입되어 배터리 팩의 회로 소자가 파괴되거나, 배터리가 손상될 수 있다. The internal resistance changes according to the temperature of the battery, and the charging characteristic changes. Therefore, when the battery pack is charged at a high temperature, the battery may be internally heated due to a change in the internal resistance of the battery. In this state, if the charging current continues to flow, May occur. Further, when the charging device is connected to the battery pack to charge the battery pack at a very low temperature, a large inrush current may instantaneously flow into the battery pack, thereby damaging the circuit elements of the battery pack or damaging the battery.

실시 예를 통해 해결하고자 하는 기술적 과제는 배터리 전압 또는 주변 온도를 고려하여 배터리의 충전 전류를 제어할 수 있는 배터리 관리 시스템 및 배터리 관리 시스템의 충전 제어 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a battery management system and a charge control method of a battery management system that can control a charge current of a battery in consideration of a battery voltage or an ambient temperature.

상기한 과제를 해결하기 위한 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템은, 충전 기기와 배터리 모듈 사이의 대전류 경로에 연결되는 충전 제어 스위치, 상기 충전 제어 스위치와 병렬 연결되는 복수의 정전류 회로, 및 상기 배터리 모듈의 충전 시, 상기 배터리 모듈의 상태에 따라 상기 충전 제어 스위치 및 상기 복수의 정전류 회로 중 적어도 하나를 턴 온 시키는 제어기를 포함할 수 있다. According to an aspect of the present invention, there is provided a battery management system including a charging control switch connected to a large current path between a charging device and a battery module, a plurality of constant current circuits connected in parallel with the charging control switch, And a controller for turning on at least one of the charge control switch and the plurality of constant current circuits in accordance with the state of the battery module.

상기 복수의 정전류 회로 각각은, 상기 충전 제어 스위치의 제1 단자에 연결되는 제1 저항, 상기 충전 제어 스위치의 제2 단자와 제1 저항 사이에 연결되는 트랜지스터, 및 상기 트랜지스터의 제어 단자와 상기 충전 제어 스위치의 제1 단자 사이에 연결되는 제너 다이오드를 포함할 수 있다. Wherein each of the plurality of constant current circuits includes a first resistor coupled to a first terminal of the charge control switch, a transistor coupled between a second terminal of the charge control switch and a first resistor, And a zener diode connected between the first terminals of the control switches.

상기 트랜지스터의 제어 단자는 상기 제어기와 연결되며, 상기 제어기로부터 제어 신호를 입력받을 수 있다. A control terminal of the transistor is connected to the controller and receives a control signal from the controller.

상기 배터리 관리 시스템은 상기 충전 제어 스위치와 병렬 연결되는 프리차지 회로를 더 포함하며, 상기 프리차지 회로는, 상기 충전 제어 스위치의 제1 및 제2 단자 사이에 연결되는 프리차지 스위치 및 프리차지 저항을 포함할 수 있다. The battery management system may further include a precharge circuit connected in parallel with the charge control switch, wherein the precharge circuit includes a precharge switch connected between the first and second terminals of the charge control switch, .

상기 제어기는 상기 배터리 모듈의 상태가 정상 충전 조건을 만족하면, 상기 충전 제어 스위치를 턴 온시키고, 상기 복수의 정전류 회로를 턴 오프 시킬 수 있다. The controller may turn on the charge control switch and turn off the plurality of constant current circuits when the state of the battery module satisfies the normal charge condition.

상기 제어기는 상기 배터리 모듈의 상태가 정상 충전 조건을 만족하지 못하면, 상기 충전 제어 스위치를 턴 오프 상태로 유지하고, 상기 복수의 정전류 회로 중 적어도 하나를 턴 온 시킬 수 있다. The controller may maintain the charge control switch in a turned off state and turn on at least one of the plurality of constant current circuits when the state of the battery module does not satisfy the normal charge condition.

상기 제어기는 상기 배터리 모듈의 전압이 임계치보다 낮으면 상기 배터리 모듈이 상기 정상 충전 조건을 만족하지 못하는 것으로 판단할 수 있다. The controller may determine that the battery module does not satisfy the normal charging condition when the voltage of the battery module is lower than the threshold value.

상기 제어기는 상기 배터리 모듈의 전압이 임계치보다 낮으면, 복수의 전압 구간 중 상기 배터리 모듈이 전압이 포함되는 전압 구간에 따라서, 상기 복수의 정전류 회로 중 턴 온 되는 정전류 회로를 결정할 수 있다. The controller may determine a constant current circuit to be turned on of the plurality of constant current circuits according to a voltage interval in which the battery module includes a voltage among a plurality of voltage sections when the voltage of the battery module is lower than a threshold value.

상기 제어기는 상기 배터리 모듈의 주변 온도가 상온 범위를 벗어나면, 상기 배터리 모듈이 상기 정상 충전 조건을 만족하지 못하는 것으로 판단할 수 있다. The controller may determine that the battery module does not satisfy the normal charging condition if the ambient temperature of the battery module is out of the normal temperature range.

상기 제어기는 상기 배터리 모듈의 주변 온도가 상온 범위를 벗어나면, 복수의 온도 구간 중 상기 주변 온도가 포함되는 전압 구간에 따라서, 상기 복수의 정전류 회로 중 턴 온 되는 정전류 회로를 결정할 수 있다. The controller may determine a constant current circuit to be turned on of the plurality of constant current circuits according to a voltage interval including the ambient temperature among a plurality of temperature intervals when the ambient temperature of the battery module is out of the normal temperature range.

또한, 실시 예에 따른 충전 기기와 배터리 모듈 사이의 대전류 경로에 연결되는 충전 제어 스위치 및 상기 충전 제어 스위치와 병렬 연결되는 복수의 정전류 회로를 포함하는 배터리 관리 시스템의 충전 제어 방법은, 상기 배터리 모듈의 충전 모드에 진입하는 단계, 상기 배터리 모듈의 전압 및 상기 배터리 모듈의 주변 온도 중 적어도 하나를 포함하는 상태 정보를 획득하는 단계, 상기 상태 정보가 정상 충전 조건을 만족하는지 판단하는 단계, 및 상기 상태 정보가 정상 충전 조건을 만족하는지에 따라서, 상기 충전 제어 스위치 및 상기 복수의 정전류 회로 중 적어도 하나를 턴 온 시키는 단계를 포함할 수 있다. The charging control method of the battery management system including the charging control switch connected to the high current path between the charging device and the battery module according to the embodiment and the plurality of constant current circuits connected in parallel with the charging control switch, Obtaining state information including at least one of a voltage of the battery module and an ambient temperature of the battery module; determining whether the state information satisfies a normal charging condition; And turning on at least one of the charge control switch and the plurality of constant current circuits depending on whether or not the normal charge condition satisfies the normal charge condition.

상기 충전 제어 스위치 및 상기 복수의 정전류 회로 중 적어도 하나를 턴 온 시키는 단계는, 상기 상태 정보가 상기 정상 충전 조건을 만족하면, 상기 충전 제어 스위치를 턴 온시키는 단계를 포함할 수 있다. Turning on at least one of the charge control switch and the plurality of constant current circuits may include turning on the charge control switch if the state information satisfies the normal charge condition.

상기 충전 제어 스위치 및 상기 복수의 정전류 회로 중 적어도 하나를 턴 온 시키는 단계는, 상기 상태 정보가 상기 정상 충전 조건을 만족하지 못하면, 상기 충전 제어 스위치를 턴 오프 시킨 상태에서, 상기 복수의 정전류 회로 중 적어도 하나를 턴 온 시키는 단계를 포함할 수 있다. Wherein the step of turning on the at least one of the charge control switch and the plurality of constant current circuits comprises the step of turning on the charge control switch when the state information does not satisfy the normal charge condition, And turning on at least one.

상기 판단하는 단계는, 상기 전압이 임계치보다 낮으면 상기 상태 정보가 상기 정상 충전 조건을 만족하지 못하는 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.The determining step may include determining that the state information does not satisfy the normal charging condition if the voltage is lower than the threshold value.

상기 충전 제어 방법은, 상기 전압이 임계치보다 낮으면, 복수의 전압 구간 중 상기 전압이 포함되는 전압 구간에 따라서, 상기 복수의 정전류 회로 중 턴 온 되는 정전류 회로를 선택하는 단계를 더 포함할 수 있다. The charge control method may further include a step of selecting a constant current circuit which is turned on among the plurality of constant current circuits in accordance with a voltage section including the voltage among the plurality of voltage sections when the voltage is lower than the threshold value .

상기 판단하는 단계는, 상기 전압이 주변 온도가 상온 범위를 벗어나면 상기 상태 정보가 상기 정상 충전 조건을 만족하지 못하는 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다. The determining may include determining that the state information does not satisfy the normal charging condition if the voltage is outside the ambient temperature range.

상기 충전 제어 방법은, 상기 전압이 주변 온도가 상온 범위를 벗어나면 복수의 온두 구간 중 상기 주변 온도가 포함되는 온도 구간에 따라서, 상기 복수의 정전류 회로 중 턴 온 되는 정전류 회로를 선택하는 단계를 더 포함할 수 있다. The charge control method further includes the step of selecting a constant current circuit to be turned on among the plurality of constant current circuits in accordance with a temperature interval including the ambient temperature among a plurality of warm window sections when the ambient temperature is outside the normal temperature range .

실시 예에 따르면, 배터리의 과방전 상태에서 충전시 발생하는 돌입 전류를 방지하여 돌입 전류에 의해 배터리 팩의 회로 소자 또는 배터리가 손상되는 것을 방지할 수 있다. According to the embodiment, it is possible to prevent an inrush current generated during charging in the overdischarge state of the battery, thereby preventing the circuit elements of the battery pack or the battery from being damaged by the inrush current.

또한, 배터리 팩의 주변 온도를 고려하여 충전 전류를 제어함으로써 고온 또는 저온에서 배터리를 충전 시 배터리 팩의 회로 소자 또는 배터리가 손상되는 것을 방지할 수 있다.Further, by controlling the charge current in consideration of the ambient temperature of the battery pack, it is possible to prevent the circuit elements or the battery of the battery pack from being damaged when the battery is charged at a high temperature or a low temperature.

도 1은 실시 예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 실시 예에 따른 전류 제어 회로를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템의 충전 제어 방법을 개략적으로 도시한 것이다.1 schematically shows a battery pack according to an embodiment.
2 schematically shows a current control circuit according to an embodiment.
3 schematically shows a charging control method of the battery management system according to the embodiment.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 여러 실시 예들에 대하여 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 실시 예들은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예들에 한정되지 않는다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments may be embodied in many different forms and are not limited to the embodiments described herein.

실시 예들을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 붙이도록 한다. 따라서 이전 도면에 사용된 구성요소의 참조 번호를 다음 도면에서 사용할 수 있다.In order to clearly illustrate the embodiments, parts not related to the description are omitted, and the same reference numerals are used for the same or similar components throughout the specification. Therefore, reference numerals of the components used in the previous drawings can be used in the following drawings.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 실시 예들은 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께 및 영역을 과장하여 나타낼 수 있다.In addition, the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of explanation, and therefore, the embodiments are not necessarily limited to those shown in the drawings. In the drawings, thicknesses and regions may be exaggerated for clarity of presentation of layers and regions.

2개의 구성요소를 전기적으로 연결한다는 것은 2개의 구성요소를 직접(directly) 연결할 경우뿐만 아니라, 2개의 구성요소 사이에 다른 구성요소를 거쳐서 연결하는 경우도 포함한다. 다른 구성요소는 스위치, 저항, 커패시터 등을 포함할 수 있다. 실시 예들을 설명함에 있어서 연결한다는 표현은, 직접 연결한다는 표현이 없는 경우에는, 전기적으로 연결한다는 것을 의미한다.Electrical connection of two components includes not only direct connection of two components but also connection between two components via different components. Other components may include switches, resistors, capacitors, and the like. In describing the embodiments, the expression " connection " means that the connection is electrically connected when there is no expression of direct connection.

이하, 필요한 도면들을 참조하여 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템 및 배터리 관리 시스템의 충전 제어 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, the battery management system and the charge control method of the battery management system according to the embodiment will be described in detail with reference to the necessary drawings.

도 1은 실시 예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 도시한 것이다. 1 schematically shows a battery pack according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 실시 예에 따른 배터리 팩(1)은 복수의 팩 단자(Pack+, Pack-), 배터리 모듈(10) 및 배터리 관리 시스템(20)을 포함할 수 있다. 한편, 도 1에 도시된 구성요소들은 필수적인 것은 아니어서, 실시 예에 따른 배터리 팩(1)은 도 1에 도시된 것보다 더 많거나 더 적은 구성요소를 포함하도록 구현될 수 있다. 예를 들어, 배터리 팩(1)은 배터리 모듈(10)과 팩 단자들(Pack+, Pack-) 사이의 전류 흐름을 차단하는 퓨즈(fuse)를 더 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, a battery pack 1 according to an embodiment may include a plurality of pack terminals (Pack +, Pack-), a battery module 10, and a battery management system 20. On the other hand, the components shown in Fig. 1 are not essential, so that the battery pack 1 according to the embodiment can be implemented to include more or fewer components than those shown in Fig. For example, the battery pack 1 may further include a fuse for blocking current flow between the battery module 10 and the pack terminals (Pack +, Pack-).

배터리 모듈(10)은 복수의 배터리 단자(BAT+, BAT-)를 포함하며, 배터리 단자들(BAT+, BAT-) 사이에 직렬 또는 병렬 연결되는 적어도 하나의 셀(cell)을 포함할 수 있다. The battery module 10 includes a plurality of battery terminals BAT + and BAT-, and may include at least one cell connected in series or in parallel between battery terminals BAT + and BAT-.

배터리 모듈(10)은 팩 단자들(Pack+, Pack-)을 통해 외부의 충전 기기(미도시) 또는 부하(미도시)와 연결될 수 있다. The battery module 10 may be connected to an external charging device (not shown) or a load (not shown) via pack terminals (Pack +, Pack-).

배터리 모듈(10)은 팩 단자들(Pack+, Pack-)을 통해 연결된 충전 기기로부터 충전 전류를 공급 받을 수 있다. 또한, 배터리 모듈(10)은 팩 단자들(Pack+, Pack-)을 통해 연결된 부하로 방전 전류를 공급할 수 있다. 본 문서에서는, 배터리 모듈(10)과 팩 단자들(Pack+, Pack-) 사이에 충전 전류 또는 방전 전류가 흐르는 경로를 '대전류 경로'라 명명하여 사용한다. The battery module 10 can receive a charging current from a charging device connected through pack terminals (Pack +, Pack-). Also, the battery module 10 can supply the discharging current to the load connected through the pack terminals (Pack +, Pack-). In this document, a path through which a charging current or a discharging current flows between the battery module 10 and the pack terminals (Pack +, Pack-) is referred to as a "large current path".

배터리 관리 시스템(20)은 배터리 팩(1)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. The battery management system 20 can control the overall operation of the battery pack 1. [

배터리 관리 시스템(20)은, 충전 제어 스위치(SW1), 방전 제어 스위치(SW2), 전류 센싱 저항(R1), 온도 센서(21) 및 제어기(22)를 포함할 수 있다. The battery management system 20 may include a charge control switch SW1, a discharge control switch SW2, a current sensing resistor R1, a temperature sensor 21 and a controller 22. [

충전 제어 스위치(SW1)는 제어기(22)로부터 입력되는 제어 신호에 의해 온/오프되어, 외부의 충전 기기로부터 대전류 경로를 통해 배터리 모듈(10)로 공급되는 충전 전류 흐름을 차단하거나 허용할 수 있다. 충전 제어 스위치(SW1)가 온 되는 경우, 충전 제어 스위치(SW1)가 도통되어 대전류 경로를 통해 충전 기기로부터 배터리 모듈(10)로 충전 전류가 흐를 수 있다. 반면에, 충전 제어 스위치(SW1)가 오프되는 경우, 충전 기기와 배터리 모듈(10) 사이의 대전류 경로를 흐르는 충전 전류 흐름이 차단될 수 있다. The charge control switch SW1 is turned on / off by a control signal input from the controller 22 so as to block or allow the flow of the charge current supplied from the external charging device to the battery module 10 through the large current path . When the charge control switch SW1 is turned on, the charge control switch SW1 is turned on, so that the charge current can flow from the charge device to the battery module 10 through the large current path. On the other hand, when the charge control switch SW1 is turned off, the charge current flowing in the large current path between the charging device and the battery module 10 can be shut off.

충전 제어 스위치(SW1)는 배터리 모듈(10)의 양극 단자(BAT+)와 팩 단자(Pack+) 사이의 대전류 경로에 연결될 수 있다. The charge control switch SW1 may be connected to the large current path between the positive terminal BAT + and the pack terminal Pack + of the battery module 10.

방전 제어 스위치(SW2)는 제어기(22)로부터 입력되는 제어 신호에 의해 온/오프되어, 대전류 경로를 통해 배터리 모듈(10)로부터 외부의 부하로 공급되는 방전 전류 흐름을 차단하거나 허용할 수 있다. 방전 제어 스위치(SW2)가 온 되는 경우, 방전 제어 스위치(SW2)가 도통되어 대전류 경로를 통해 배터리 모듈(10)로부터 부하로 방전 전류가 흐를 수 있다. 반면에, 방전 제어 스위치(SW2)가 오프되는 경우, 배터리 모듈(10)과 부하 사이의 대전류 경로를 흐르는 방전 전류 흐름이 차단될 수 있다. The discharge control switch SW2 is turned on / off by a control signal input from the controller 22 so as to block or allow the flow of the discharge current supplied from the battery module 10 to the external load through the large current path. When the discharge control switch SW2 is turned on, the discharge control switch SW2 is conducted, and a discharge current can flow from the battery module 10 to the load through the large current path. On the other hand, when the discharge control switch SW2 is turned off, the flow of the discharge current flowing in the large current path between the battery module 10 and the load can be cut off.

도 1을 예로 들면, 방전 제어 스위치(SW2)는 배터리 모듈(10)의 양극 단자(BAT+)와 팩 단자(Pack+) 사이의 대전류 경로에 연결될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이로 한정되는 것은 아니어서, 다른 실시 예에 따르면, 방전 제어 스위치(SW2)는 배터리 모듈(10)의 음극 단자(BAT-)와 팩 단자(Pack-) 사이에 연결될 수도 있다. 1, for example, the discharge control switch SW2 may be connected to the large current path between the positive terminal (BAT +) and the pack terminal (Pack +) of the battery module 10. However, the present invention is not limited thereto. According to another embodiment, the discharge control switch SW2 may be connected between the negative terminal BAT- of the battery module 10 and the pack terminal Pack-.

충전 제어 스위치(SW1) 및 방전 제어 스위치(SW2) 전계효과 트랜지스터(Field Effect Transistor, FET)일 수 있다. A charge control switch SW1 and a discharge control switch SW2 may be a field effect transistor (FET).

전류 센싱 저항(R1)은 대전류 경로에 직렬 연결되며, 대전류 경로를 통해 흐르는 전류(예를 들어, 충전 전류)를 측정하기 위해 사용될 수 있다. 도 1을 예로 들면, 전류 센싱 저항(R1)은 배터리 모듈(10)의 음극 단자(BAT-)와 팩 단자(Pack-) 사이에 연결될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이로 한정되는 것은 아니어서, 다른 실시 예에 따르면, 전류 센싱 저항(R1)은 배터리 모듈(10)의 양극 단자(BAT+)와 팩 단자(Pack+) 사이의 대전류 경로에 연결될 수 있다.The current sensing resistor R1 is connected in series to the high current path and can be used to measure the current (e.g., charge current) flowing through the high current path. 1, the current sensing resistor R1 may be connected between the negative terminal BAT- of the battery module 10 and the pack terminal Pack-. However, the present invention is not limited to this, and according to another embodiment, the current sensing resistor R1 may be connected to the large current path between the positive terminal (BAT +) and the pack terminal (Pack +) of the battery module 10 .

온도 센서(21)는 배터리 팩(1)의 주변 온도를 감지할 수 있다. The temperature sensor 21 can sense the ambient temperature of the battery pack 1. [

제어기(22)는 배터리 관리 시스템(20)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. The controller 22 can control the overall operation of the battery management system 20. [

제어기(22)는 전류 측정용 단자들(IS0, IS1)을 통해 전류 센싱 저항(R1)의 양 단에 전기적으로 연결되는 전류 측정 회로(미도시)를 포함하며, 전류 측정 회로를 통해 전류 센싱 저항(R1)을 흐르는 전류를 측정할 수 있다. 전류 센싱 저항(R1)은 배터리 모듈(10)과 어느 하나의 팩 단자(Pack-) 사이의 대전류 경로 상에 위치하므로, 제어기(22)는 전류 센싱 저항(R1)을 흐르는 전류를 측정하여 대전류 경로를 통해 흐르는 전류(예를 들어, 충전 전류)를 측정할 수 있다. The controller 22 includes a current measuring circuit (not shown) electrically connected to both ends of the current sensing resistor R1 through the current measuring terminals IS0 and IS1, The current flowing through the resistor R1 can be measured. Since the current sensing resistor R1 is located on the large current path between the battery module 10 and one of the pack terminals Pack-, the controller 22 measures the current flowing through the current sensing resistor R1, (For example, a charging current) flowing through the capacitor C12 can be measured.

제어기(22)는 전압 검출 회로(미도시)를 포함하며, 전압 검출 회로를 통해 배터리 모듈(10)을 구성하는 적어도 하나의 셀 각각의 전압을 검출 할 수 있다. 또한, 제어기(22)는 전압 검출 회로를 통해 배터리 모듈(10)의 양단 전압(이하, 배터리 전압이라 명명하여 사용함)을 검출할 수도 있다. The controller 22 includes a voltage detection circuit (not shown) and can detect the voltage of each of the at least one cell constituting the battery module 10 through the voltage detection circuit. The controller 22 may also detect the voltage across the battery module 10 (hereinafter referred to as battery voltage) through the voltage detection circuit.

제어기(22)는 각 셀의 셀 전압을 토대로 셀 밸런싱 회로(미도시)의 셀 밸런싱을 제어할 수 있다. The controller 22 can control the cell balancing of the cell balancing circuit (not shown) based on the cell voltage of each cell.

제어기(22)는 각 셀의 셀 전압 또는 배터리 전압을 토대로 배터리 모듈(10)의 과방전 상태 또는 과충전 상태를 검출할 수 있다.The controller 22 can detect the overdischarge state or the overcharge state of the battery module 10 based on the cell voltage or the battery voltage of each cell.

제어기(22)는 충전 제어 스위치(SW1) 또는 방전 제어 스위치(SW2)로 제어 신호를 출력하여, 충전 제어 스위치(SW1) 또는 방전 제어 스위치(SW2)의 온/오프를 제어할 수 있다. The controller 22 can output a control signal to the charge control switch SW1 or the discharge control switch SW2 to control ON / OFF of the charge control switch SW1 or the discharge control switch SW2.

한편, 배터리 모듈(10)이 과방전된 상태에서 충전 기기가 직렬 연결되는 경우, 순간적으로 큰 돌입 전류가 발생할 수 있다. 돌입 전류가 발생할 경우, 고전류인 돌입 전류에 의해 배터리 팩(1)의 회로 소자가 파괴되거나, 배터리 모듈(10)에 심각한 파손을 야기할 수도 있다. On the other hand, when the charging device is connected in series with the battery module 10 over-discharged, a large inrush current may instantaneously occur. If an inrush current is generated, the circuit element of the battery pack 1 may be destroyed by a rush current of a high current, or the battery module 10 may be seriously damaged.

배터리 모듈(10)은 온도 변화에 따라 내부 저항이 변화하여 충전 특성이 변화하게 된다. 이로 인해, 고온 환경에서 배터리 팩(1)을 충전 시 배터리 모듈(10)이 내부 발열된 상태가 되어, 충전 전류가 계속 유입되는 경우 배터리 팩(1)의 회로 소자가 손상되는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 저온 환경에서 배터리 팩(1)을 충전시키기 위해 충전 기기를 배터리 팩(1)에 연결할 경우, 배터리 팩(1)에 순간적으로 큰 돌입 전류가 유입되어 배터리 팩(1)의 회로 소자가 파괴되거나, 배터리 모듈(10)이 손상될 수도 있다. The internal resistance of the battery module 10 changes according to the temperature change, and the charging characteristic is changed. Accordingly, when the battery pack 1 is charged in a high-temperature environment, the battery module 10 is internally heated, and if the charging current continues to flow, the circuit elements of the battery pack 1 may be damaged . When a charging device is connected to the battery pack 1 in order to charge the battery pack 1 in a low temperature environment, a large inrush current momentarily flows into the battery pack 1 and the circuit elements of the battery pack 1 are destroyed Or the battery module 10 may be damaged.

따라서, 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템(20)은 이러한 문제를 해결하기 위해 전류 제어 회로(23)를 더 포함할 수 있다.Therefore, the battery management system 20 according to the embodiment can further include the current control circuit 23 to solve this problem.

전류 제어 회로(23)는 배터리 모듈(10)과 팩 단자(Pack+) 사이에 충전 제어 스위치(SW1)와 병렬 연결되어 충전 전류가 우회하는 바이패스 경로를 형성하며, 제어기(22)의 제어에 의해 바이패스 경로를 흐르는 충전 전류의 크기를 제어할 수 있다.The current control circuit 23 is connected in parallel with the charge control switch SW1 between the battery module 10 and the pack terminal Pack + to form a bypass path bypassing the charge current. By the control of the controller 22 It is possible to control the magnitude of the charge current flowing through the bypass path.

제어기(22)는 충전 모드에 진입하면, 배터리 전압 또는 배터리 팩(1)의 주변 온도에 따라서 충전 제어 스위치(SW1) 및 전류 제어 회로(23) 중 하나를 선택적으로 턴 온 시킬 수 있다. 제어기(22)는 전류 제어 회로(23)를 턴 온 시에는, 배터리 전압 또는 배터리 팩(1)의 주변 온도에 따라서 전류 제어 회로(23)로부터 배터리 모듈(10)로 출력되는 충전 전류를 조절할 수 있다. The controller 22 can selectively turn on one of the charge control switch SW1 and the current control circuit 23 in accordance with the battery voltage or the ambient temperature of the battery pack 1. [ The controller 22 can control the charge current outputted from the current control circuit 23 to the battery module 10 according to the battery voltage or the ambient temperature of the battery pack 1 when the current control circuit 23 is turned on have.

이하, 도 2를 참조하여 실시 예에 따른 전류 제어 회로(23) 및 제어기(22)의 전류 제어 회로(23) 제어 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, a method of controlling the current control circuit 23 and the current control circuit 23 of the controller 22 according to the embodiment will be described in detail with reference to FIG.

도 2는 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템(20)의 전류 제어 회로(23)를 개략적으로 도시한 것이다. 이하, 설명의 편의를 위해 전류 제어 회로(23)와 팩 단자(Pack+) 사이의 연결 노드를 '제1 노드(N1)'라 명명하여 사용하고, 전류 제어 회로(23)와 배터리 모듈(10)의 양극 단자(BAT+) 사이의 연결 노드를 '제2 노드(N2)'라 명명하여 사용한다. 제1 노드(N1)는 충전 제어 스위치(SW1)의 제1 단자에 연결되고, 제2 노드(N2)는 충전 제어 스위치(SW1)의 제2 단자에 연결될 수 있다. 2 schematically shows the current control circuit 23 of the battery management system 20 according to the embodiment. The connection node between the current control circuit 23 and the pack terminal Pack + is referred to as a first node N1 and the current control circuit 23 and the battery module 10 are used for convenience of explanation. (BAT +) is referred to as a second node (N2). The first node N1 may be connected to the first terminal of the charge control switch SW1 and the second node N2 may be connected to the second terminal of the charge control switch SW1.

도 2를 참조하면, 전류 제어 회로(23)는 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2) 사이에 병렬 연결되는 복수의 정전류 회로(210, 220)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the current control circuit 23 may include a plurality of constant current circuits 210 and 220 connected in parallel between a first node N1 and a second node N2.

복수의 정전류 회로(210, 220)는 각각, 전류 조정 저항(R211, R221), 트랜지스터(Q1, Q2) 및 제너 다이오드(Zener Diode)(ZD210, ZD220)를 포함할 수 있다. The plurality of constant current circuits 210 and 220 may include current adjustment resistors R211 and R221, transistors Q1 and Q2 and zener diodes ZD210 and ZD220, respectively.

각 전류 조정 저항(R211, R221)은 제1 노드(N1)에 연결되는 제1 단자, 그리고 대응하는 트랜지스터(Q1, Q2)의 제1 단자에 연결되는 제2 단자를 포함한다. 전류 조정 저항들(R211, R221)은 양단 전압에 따라서 트랜지스터(Q1, Q2)의 제1 단자로 입력되는 전류를 조정함으로써, 대응하는 정전류 회로(210, 220)의 전류를 조정할 수 있다. Each of the current adjustment resistors R211 and R221 includes a first terminal connected to the first node N1 and a second terminal connected to the first terminal of the corresponding transistor Q1 and Q2. The current regulating resistors R211 and R221 can adjust the currents of the corresponding constant current circuits 210 and 220 by adjusting the current input to the first terminals of the transistors Q1 and Q2 according to the both end voltages.

각 트랜지스터(Q1, Q2)는 대응하는 전류 조정 저항(R211, R221) 및 제2 노드(N2)에 각각 연결되는 제1 단자 및 제2 단자와, 제어 단자를 포함한다. 각 트랜지스터(Q1, Q2)의 제어 단자는, 저항(R212, R222)을 통해 제어기(22)와 연결되며, 제어기(22)로부터 수신되는 제어 신호(CS1, CS2)에 의해 온/오프가 제어될 수 있다. Each of the transistors Q1 and Q2 includes a first terminal and a second terminal respectively connected to the corresponding current regulation resistors R211 and R221 and the second node N2, and a control terminal. The control terminals of the transistors Q1 and Q2 are connected to the controller 22 via resistors R212 and R222 and on / off is controlled by the control signals CS1 and CS2 received from the controller 22 .

각 제너 다이오드(ZD210, ZD220)는 제1 노드(N1)에 연결되는 캐소드(Cathode) 단자와, 대응하는 트랜지스터(Q1, Q2)의 제어 단자에 연결되는 애노드(Anode) 단자를 포함한다. 각 제너 다이오드(ZD210, ZD220)는, 트랜지스터(Q1, Q2)의 온 시, 전류 조정 저항(R211, R221)의 양단 전압을 일정하게 유지함으로써 전류 조정 저항(R211, R221)을 흐르는 전류를 일정하게 유지시킬 수 있다. Each of the Zener diodes ZD210 and ZD220 includes a cathode terminal connected to the first node N1 and an anode terminal connected to the control terminal of the corresponding transistor Q1 and Q2. Each of the zener diodes ZD210 and ZD220 keeps the current flowing through the current regulating resistors R211 and R221 constant by keeping the voltage across the current regulating resistors R211 and R221 constant when the transistors Q1 and Q2 are turned on Can be maintained.

트랜지스터(Q1, Q2)의 제1 및 제2 단자가 각각 에미터(Emitter) 단자 및 콜렉터(Collector) 단자이고, 제어 단자가 베이스(Base) 단자인 경우, 각 트랜지스터(Q1, Q2)가 온 시 대응하는 전류 조정 저항(R211, R221)을 흐르는 전류는 아래의 수학식 1과 같이 산출될 수 있다. When the first and second terminals of the transistors Q1 and Q2 are an emitter terminal and a collector terminal respectively and the control terminal is a base terminal, The current flowing through the corresponding current adjusting resistors R211 and R221 can be calculated by the following equation (1).

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

위 수학식 1에서, Vz는 제너 다이오드(ZD210, ZD220)의 양단 전압이고, Vbe는 각 트랜지스터(Q1, Q2)의 내부 다이오드 전압을 나타내며, RE는 각 전류 조정 저항(R211, R221)의 저항값을 나타내고, IE는 각 전류 조정 저항(R211, R221)을 흐르는 전류를 나타낼 수 있다. In the above Equation 1, V z is the Zener diode and the voltage across (ZD210, ZD220), V be represents the internal diode of the respective transistor (Q1, Q2), R E are each current adjusting resistor (R211, R221) And I E represents the current flowing through each of the current adjusting resistors R211 and R221.

위 수학식 1을 토대로, 각 트랜지스터(Q1, Q2)가 온 시 대응하는 정전류 회로(210, 220)를 통해 제2 노드(N2)로 출력되는 전류(I21, I22)를 정리하면, 아래의 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다. If the currents I21 and I22 output to the second node N2 through the corresponding constant current circuits 210 and 220 when the transistors Q1 and Q2 are turned on are summarized on the basis of the above Equation 1, Can be expressed by Equation (2).

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure pat00002
Figure pat00002

위 수학식 2에서, IE는 각 정전류 회로(210, 220)를 통해 제2 노드(N2)로 출력되는 전류(I21, I22)의 전류 값을 나타낸다.In Equation (2), I E represents a current value of the currents I21 and I22 output to the second node N2 through the constant current circuits 210 and 220, respectively.

위 수학식 1 및 2를 참조하면, 각 정전류 회로(210, 220)는 턴 온 시 제1 노드(N1) 및 제2 노드(N2)의 전압과 상관 없이 전류 조정 저항(R211, R222)에 의해 결정되는 정전류를 제2 노드(N2)로 출력할 수 있다. Referring to Equations 1 and 2, each of the constant current circuits 210 and 220 is turned on by the current adjusting resistors R211 and R222 irrespective of the voltages of the first node N1 and the second node N2 at turn- And output the determined constant current to the second node N2.

제어기(22)는 정전류 회로(210, 220)들의 정전류 특성을 이용하여, 전류 제어 회로(23)에서 제2 노드(N2) 즉, 배터리 모듈(10)로 공급되는 충전 전류(I20)를 조절할 수 있다.The controller 22 can control the charge current I20 supplied from the current control circuit 23 to the second node N2 or the battery module 10 using the constant current characteristics of the constant current circuits 210 and 220 have.

각 정전류 회로(210, 220)의 전류 조정 저항(R211, R222)은 서로 동일한 값을 가질 수 있다. 이 경우, 정전류 회로(210, 220)는 서로 다른 크기의 전류를 제2 노드(N2)로 출력할 수 있다. 따라서, 제어기(22)는 복수의 정전류 회로(210, 220) 중 온되는 정전류 회로의 개수를 조정하여, 전류 제어 회로(23)에서 제2 노드(N2) 즉, 배터리 모듈(10)로 공급되는 충전 전류(I20)를 조절할 수 있다. The current adjustment resistors R211 and R222 of the constant current circuits 210 and 220 may have the same value. In this case, the constant current circuits 210 and 220 can output currents of different sizes to the second node N2. The controller 22 adjusts the number of the constant current circuits that are turned on among the plurality of constant current circuits 210 and 220 so as to be supplied from the current control circuit 23 to the second node N2, The charging current I20 can be adjusted.

각 정전류 회로(210, 220)의 전류 조정 저항(R211, R222)은 서로 다른 값을 가질 수도 있다. 이 경우, 각 정전류 회로(210, 220)는 서로 동일한 크기의 전류를 제2 노드(N2)로 출력할 수 있다. 따라서, 제어기(22)는 복수의 정전류 회로(210, 220) 중 온되는 정전류 회로를 다르게 하거나, 온되는 정전류 회로의 개수를 조정하여, 전류 제어 회로(23)에서 제2 노드(N2) 즉, 배터리 모듈(10)로 공급되는 충전 전류(I20)를 조절할 수 있다. The current adjustment resistors R211 and R222 of the constant current circuits 210 and 220 may have different values. In this case, the constant current circuits 210 and 220 can output currents of the same magnitude to each other to the second node N2. The controller 22 adjusts the constant current circuits of the plurality of constant current circuits 210 and 220 to be different from each other or adjusts the number of the constant current circuits to be turned on so that the current control circuit 23 controls the second node N2, The charging current I20 supplied to the battery module 10 can be adjusted.

제어기(22)는 서로 다른 전압 범위를 가지도록 복수의 전압 구간을 설정하고, 현재 배터리 전압이 포함되는 전압 구간에 따라서 전류 제어 회로(23)의 출력 전류(I20)를 제어할 수 있다. The controller 22 can set a plurality of voltage sections so as to have different voltage ranges and control the output current I20 of the current control circuit 23 according to the voltage section including the current battery voltage.

예를 들어, 제어기(22)는 배터리 전압이 제1 전압 구간에 포함되는 경우에는 정전류 회로(210)만 턴 온시키고, 배터리 전압이 제2 전압 구간에 포함되는 경우에는 정전류 회로(220)만 턴 온 시키며, 배터리 전압이 제3 전압 구간에 포함되는 경우에는 정전류 회로들(210, 220)을 모두 턴 온 시킬 수 있다. 이에 따라, 배터리 전압이 제1 전압 구간에 포함되는 경우에는 정전류 회로(210)의 출력 전류(I21)가 배터리 모듈(10)로 출력되고, 배터리 전압이 제2 전압 구간에 포함되는 경우에는 정전류 회로(220)의 출력 전류(I22)가 배터리 모듈(10)로 출력되며, 배터리 전압이 제3 전압 구간에 포함되는 경우에는 정전류 회로들(210, 220)의 출력 전류(I21, I22)들이 더해져 배터리 모듈(10)로 출력될 수 있다. 이 경우, 정전류 회로들(210, 220) 간에는 전류 조정 저항(R211, R222)이 서로 다른 저항 값을 가지며, 정전류 회로(210)에 의해 출력되는 전류(I21)가 정전류 회로(220)에 의해 출력되는 전류(I22)에 비해 작을 수 있다. For example, when the battery voltage is included in the first voltage section, the controller 22 turns on only the constant current circuit 210. When the battery voltage is included in the second voltage section, the controller 22 turns on only the constant current circuit 220 When the battery voltage is included in the third voltage section, the constant current circuits 210 and 220 may be turned on. Accordingly, when the battery voltage is included in the first voltage section, the output current I21 of the constant current circuit 210 is output to the battery module 10. When the battery voltage is included in the second voltage section, The output current I22 of the constant current circuits 210 and 220 is added to the battery module 10 and the output currents I21 and I22 of the constant current circuits 210 and 220 are added when the battery voltage is included in the third voltage interval, May be output to the module (10). In this case, the current adjustment resistors R211 and R222 have different resistance values between the constant current circuits 210 and 220, and the current I21 outputted by the constant current circuit 210 is output by the constant current circuit 220 Lt; RTI ID = 0.0 > I22 < / RTI >

또한, 예를 들어, 제어기(22)는 배터리 전압이 제1 전압 구간에 포함되는 경우에는 정전류 회로(210)만 턴 온시키고, 배터리 전압이 제2 전압 구간에 포함되는 경우에는 정전류 회로들(210, 220)을 모두 턴 온 시킬 수 있다. 이에 따라, 배터리 전압이 제1 전압 구간에 포함되는 경우에는 정전류 회로(210)의 출력 전류(I21)가 배터리 모듈(10)로 출력되고, 배터리 전압이 제2 전압 구간에 포함되는 경우에는 정전류 회로들(210, 220)의 출력 전류(I21, I22)들이 더해져 배터리 모듈(10)로 출력될 수 있다. 이 경우, 정전류 회로들(210, 220) 간에는 전류 조정 저항(R211, R222)이 서로 동일하여, 정전류 회로(210)에 의해 출력되는 전류(I21)와 정전류 회로(220)에 의해 출력되는 전류(I22)가 동일할 수 있다. For example, when the battery voltage is included in the first voltage section, the controller 22 turns on only the constant current circuit 210, and when the battery voltage is included in the second voltage section, the constant current circuits 210 , 220 can be turned on. Accordingly, when the battery voltage is included in the first voltage section, the output current I21 of the constant current circuit 210 is output to the battery module 10. When the battery voltage is included in the second voltage section, The output currents I21 and I22 of the battery cells 210 and 220 may be added to be output to the battery module 10. [ In this case, the current adjustment resistors R211 and R222 are equal to each other between the constant current circuits 210 and 220 so that the current I21 outputted by the constant current circuit 210 and the current I21 outputted by the constant current circuit 220 I22) may be the same.

제어기(22)는 서로 다른 온도 범위를 가지도록 복수의 온도 구간을 설정하고, 현재 배터리 팩(1)의 주변 온도가 포함되는 온도 구간에 따라서 전류 제어 회로(23)의 출력 전류(I20)를 제어할 수도 있다. The controller 22 sets a plurality of temperature intervals so as to have different temperature ranges and controls the output current I20 of the current control circuit 23 according to the temperature interval including the ambient temperature of the current battery pack 1 You may.

예를 들어, 제어기(22)는 배터리 팩(1)의 주변 온도가 제1 온도 구간에 포함되는 경우에는 정전류 회로(210)만 턴 온시키고, 배터리 팩(1)의 주변 온도가 제2 온도 구간에 포함되는 경우에는 정전류 회로(220)만 턴 온 시키며, 배터리 팩(1)의 주변 온도가 제3 온도 구간에 포함되는 경우에는 정전류 회로들(210, 220)을 모두 턴 온 시킬 수 있다. For example, when the ambient temperature of the battery pack 1 is included in the first temperature interval, the controller 22 turns on only the constant current circuit 210 and the ambient temperature of the battery pack 1 is in the second temperature interval The constant current circuits 220 and 220 may be turned on when the ambient temperature of the battery pack 1 is included in the third temperature range.

또한, 예를 들어, 제어기(22)는 배터리 팩(1)의 주변 온도가 제1 온도 구간에 포함되는 경우에는 정전류 회로(210)만 턴 온시키고, 배터리 팩(1)의 주변 온도가 제2 온도 구간에 포함되는 경우에는 정전류 회로들(210, 220)을 모두 턴 온 시킬 수도 있다. For example, when the ambient temperature of the battery pack 1 is included in the first temperature interval, the controller 22 turns on only the constant current circuit 210, and when the ambient temperature of the battery pack 1 reaches the second And may turn on both the constant current circuits 210 and 220 if it is included in the temperature period.

다시, 도 2를 보면, 전류 제어 회로(23)는 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2) 사이에 병렬 연결되는 프리차지 회로(230)를 추가로 포함할 수도 있다. Referring again to FIG. 2, the current control circuit 23 may further include a precharge circuit 230 connected in parallel between the first node N1 and the second node N2.

프리차지 회로(230)는 프리차지 저항(R231) 및 프리차지 스위치(Q3)를 포함할 수 있다.The precharge circuit 230 may include a precharge resistor R231 and a precharge switch Q3.

프리차지 스위치(Q3)는 제1 노드(N1)과 프리차지 저항(R231)에 각각 연결되는 제1 단자 및 제2 단자와, 제어 단자를 포함한다. 프리차지 스위치(Q3)의 제어 단자는, 저항(R232)을 통해 제어기(22)와 연결되며, 제어기(22)로부터 수신되는 제어 신호(CS3)에 의해 온/오프가 제어될 수 있다.The precharge switch Q3 includes a first terminal and a second terminal respectively connected to the first node N1 and the precharge resistor R231, and a control terminal. The control terminal of the precharge switch Q3 is connected to the controller 22 via the resistor R232 and on / off can be controlled by the control signal CS3 received from the controller 22. [

프리차지 저항(R231)은 프리차지 스위치(Q3)의 제2 단자와 제2 노드(N2) 사이에 연결되며, 프리차지 회로(230)를 통해 제2 노드(N2)로 출력되는 전류(I23)를 제한할 수 있다. The precharge resistor R231 is connected between the second terminal of the precharge switch Q3 and the second node N2 and has a current I23 output to the second node N2 through the precharge circuit 230. [ .

프리차지 회로(230)는 프리차지 스위치(Q3)의 제어 단자와 제1 노드(N1) 사이에 연결되는 저항(R233)을 더 포함할 수 있다. The precharge circuit 230 may further include a resistor R233 connected between the control terminal of the precharge switch Q3 and the first node N1.

전류 제어 회로(23)가 프리차지 회로(230)를 더 포함하는 경우, 제어기(22)는 복수의 정전류 회로(210, 220)와 함께 프리차지 회로(230)의 온/오프를 제어함으로써, 배터리 전압 및 주변 온도에 따라서 전류 제어 회로(23)에 의해 배터리 모듈(10)로 출력되는 전류(I20)를 조절할 수 있다. When the current control circuit 23 further includes the precharge circuit 230, the controller 22 controls ON / OFF of the precharge circuit 230 together with the plurality of constant current circuits 210 and 220, The current I20 output to the battery module 10 by the current control circuit 23 can be adjusted according to the voltage and the ambient temperature.

한편, 도 2에서는 전류 제어 회로(23)가 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2) 사이에 병렬 연결되는 두 개의 정전류 회로(210, 220) 및 하나의 프리차지 회로(230)를 포함하는 경우를 예로 들어 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니어서, 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2) 사이에 병렬 연결되는 정전류 회로의 개수 및 프리차지 회로의 개수는 변경이 가능하다. 2, the current control circuit 23 includes two constant current circuits 210 and 220 and a single precharge circuit 230 connected in parallel between the first node N1 and the second node N2 The number of the constant current circuits connected in parallel between the first node N1 and the second node N2 and the number of the precharge circuits can be changed Do.

전술한 구조의 배터리 관리 시스템(20)에서, 제어기(22)의 기능은, 하나 이상의 중앙 처리 유닛(central processing unit, CPU)이나 기타 칩셋, 마이크로컨트롤러(Micro Controller Unit, MCU), 마이크로프로세서(microprocessor) 등으로 구현되는 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 제어기(22)의 기능은 아날로그 프론트 엔드(Analog Front End, AFE) IC, 셀 전압 모니터링(Cell Voltage Monitoring, CVM) IC 등에 의해 수행될 수 있다.In the battery management system 20 of the above-described structure, the functions of the controller 22 may be performed by one or more central processing units (CPU) or other chipsets, a microcontroller unit (MCU) ), And the like. For example, the function of the controller 22 may be performed by an analog front end (AFE) IC, a cell voltage monitoring (CVM) IC, or the like.

이하, 도 3을 참조하여 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템(20)의 배터리 충전 제어 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, a battery charging control method of the battery management system 20 according to the embodiment will be described in detail with reference to FIG.

도 3은 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템(20)의 배터리 충전 제어 방법을 개략적으로 도시한 것이다. 도 3의 충전 제어 방법은 도 1을 참조하여 설명한 배터리 관리 시스템(20)의 제어기(22)에 의해 수행될 수 있다. 3 schematically shows a battery charge control method of the battery management system 20 according to the embodiment. The charge control method of FIG. 3 may be performed by the controller 22 of the battery management system 20 described with reference to FIG.

도 3을 참조하면, 배터리 관리 시스템(20)의 제어기(22)는 배터리 팩(1)에 충전 기기가 연결됨에 따라, 충전 모드에 진입한다(S110). Referring to FIG. 3, the controller 22 of the battery management system 20 enters the charging mode as the charging device is connected to the battery pack 1 (S110).

제어기(22)는 충전 모드에 진입함에 따라, 배터리 팩(1)의 현재 상태(또는 배터리 모듈(10)의 현재 상태)가 정상 충전 조건을 만족하는지 확인한다(S120). The controller 22 confirms whether the current state of the battery pack 1 (or the current state of the battery module 10) satisfies the normal charging condition as the battery pack 1 enters the charging mode (S120).

상기 S120 단계에서, 제어기(22)는 배터리 전압 또는 배터리 팩(1)(또는 배터리 모듈(10))의 주변 온도를 포함하는 배터리 팩(1)(또는 배터리 모듈(10))의 현재 상태 정보를 획득하고, 이를 토대로 배터리 팩(1)의 현재 상태(또는 배터리 모듈(10)의 현재 상태)가 정상 충전 조건을 만족하는지 판단할 수 있다. The controller 22 determines the current state information of the battery pack 1 (or the battery module 10) including the battery voltage or the ambient temperature of the battery pack 1 (or the battery module 10) And determine whether the current state of the battery pack 1 (or the current state of the battery module 10) satisfies the normal charge condition based on the obtained state.

상기 S120 단계에서, 제어기(22)는 배터리 전압이 임계치 이상이고, 배터리 팩(1)의 주변 온도가 상온 영역에 포함되면 배터리 팩(1)의 현재 상태가 정상 충전 조건을 만족한다고 판단할 수 있다. 반면에, 제어기(22)는 배터리 모듈(10)의 전압이 임계치보다 낮아 과방전 상태이거나, 주변 온도가 상온 범위를 벗어나는 저온 영역이나 고온 영역에 포함되는 경우, 정상 충전 조건을 만족하지 못하는 것으로 판단할 수 있다. In step S120, the controller 22 may determine that the current state of the battery pack 1 satisfies the normal charging condition when the battery voltage is equal to or higher than the threshold value and the ambient temperature of the battery pack 1 is within the normal temperature range . On the other hand, when the voltage of the battery module 10 is lower than the threshold value or the battery module 10 is in an overdischarged state, or when the ambient temperature is included in the low temperature region or the high temperature region outside the normal temperature range, can do.

제어기(22)는 상기 S120 단계를 통해 배터리 팩(1)의 현재 상태(또는 배터리 모듈(10)의 현재 상태)가 정상 충전 조건을 만족한다고 판단되면, 프리차지 단계를 생략하고 충전 제어 스위치(SW1)를 턴 온 제어한다(S130). If it is determined in step S120 that the current state of the battery pack 1 (or the current state of the battery module 10) satisfies the normal charging condition, the controller 22 skips the precharging step and switches the charging control switch SW1 (S130).

반면에, 제어기(22)는 상기 S120 단계를 통해 배터리 팩(1)의 현재 상태(또는 배터리 모듈(10)의 현재 상태)가 정상 충전 조건을 만족하지 못한다고 판단되면, 충전 제어 스위치(SW1)를 오프 상태로 유지한 채로 전류 제어 회로(23)를 턴 온 시켜 프리차지 단계를 진행한다(S140).On the other hand, if the controller 22 determines in step S120 that the current state of the battery pack 1 (or the current state of the battery module 10) does not satisfy the normal charging condition, the controller 22 sets the charge control switch SW1 The current control circuit 23 is turned on while the off state is maintained to advance the precharging step (S140).

상기 S140 단계에서, 제어기(22)는 배터리 전압에 따라서 전류 제어 회로(23)에 포함된 정전류 회로들(210, 220) 또는 프리차지 회로(230)의 온/오프를 제어하여 전류 제어 회로(23)로부터 배터리 모듈(10)로 출력되는 전류를 조절할 수 있다. In step S140, the controller 22 controls the ON / OFF state of the constant current circuits 210 and 220 or the precharge circuit 230 included in the current control circuit 23 according to the battery voltage, To the battery module 10 in response to the control signal.

상기 S140 단계에서, 제어기(22)는 배터리 팩(1)의 주변 온도에 따라서 전류 제어 회로(23)에 포함된 정전류 회로들(210, 220) 또는 프리차지 회로(230)의 온/오프를 제어하여 전류 제어 회로(23)로부터 배터리 모듈(10)로 출력되는 전류를 조절할 수도 있다. In step S140, the controller 22 controls on / off of the constant current circuits 210 and 220 or the precharge circuit 230 included in the current control circuit 23 according to the ambient temperature of the battery pack 1 So that the current output from the current control circuit 23 to the battery module 10 can be adjusted.

제어기(22)는 전류 제어 회로(23)를 이용하여 배터리 모듈(10)을 프리차지 하는 중에 배터리 팩(1)의 현재 상태가 프리차지 종료 조건을 만족하는지 지속적으로 판단한다(S150). The controller 22 continuously uses the current control circuit 23 to determine whether the current state of the battery pack 1 satisfies the precharge end condition while precharging the battery module 10 at step S150.

상기 S150 단계에서, 제어기(22)는 배터리 전압이 임계치 이상이고, 주변 온도가 상온 범위 이내이면, 배터리 팩(1)의 현재 상태가 프리차지 종료 조건을 만족한 것으로 판단할 수 있다. In step S150, the controller 22 may determine that the current state of the battery pack 1 satisfies the pre-charge termination condition when the battery voltage is equal to or higher than the threshold value and the ambient temperature is within the normal temperature range.

또한, 상기 S150 단계에서, 제어기(22)는 충전 기기가 배터리 팩(1)으로부터 분리되거나 배터리 모듈(10)이 만충전 또는 과충전되어 충전 종료 신호가 수신되면, 배터리 팩(1)의 현재 상태가 프리차지 종료 조건을 만족한 것으로 판단할 수 있다.When the charging device is disconnected from the battery pack 1 or the battery module 10 is fully charged or overcharged and a charging end signal is received in step S150, the controller 22 determines that the current state of the battery pack 1 is & It can be determined that the pre-charge termination condition is satisfied.

제어기(22)는 상기 S150 단계를 통해 배터리 팩(1)의 현재 상태가 프리차지 종료 조건을 만족하는 것으로 판단되면, 충전 제어 스위치(SW1)를 턴 온시키거나, 충전을 종료할 수 있다(S160). If it is determined in step S150 that the current state of the battery pack 1 satisfies the precharge termination condition, the controller 22 can turn on the charging control switch SW1 or terminate the charging (S160 ).

상기 S160 단계에서, 제어기(22)는 충전 제어 스위치(SW1)를 턴 온시키는 경우, 전류 제어 회로(23)는 턴 오프 제어함으로써, 충전 기기로부터 공급되는 충전 전류가 대전류 경로를 통해 배터리 모듈(10)로 흐를 수 있도록 한다. The controller 22 turns off the current control circuit 23 when the charge control switch SW1 is turned on so that the charge current supplied from the charging device is supplied to the battery module 10 ).

전술한 실시 예에 따르면, 전류 제어 회로(23)는 충전 기기의 충전 전압과는 상관 없이 충전 전류를 일정하게 조절할 수 있다. 또한, 충전 기기로부터 공급되는 충전 전류보다 낮은 전류를 배터리 모듈(10)에 공급할 수 있다. According to the above-described embodiment, the current control circuit 23 can adjust the charging current to be constant regardless of the charging voltage of the charging device. Further, it is possible to supply the battery module 10 with a current lower than the charging current supplied from the charging device.

이에 따라, 배터리 모듈(10)이 과방전 상태인 경우 통상적인 충전 전류보다 낮은 전류로 배터리 모듈(10)을 충전함으로써 돌입 전류에 의해 배터리 팩(1)이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 충전 기기와는 상관 없이 충전 전류를 제어할 수 있어, 저온 환경 또는 고온 환경에서 충전 전류의 조절을 통해 배터리 팩(1)의 내부 발열이나 돌입 전류를 방지할 수 있다. Accordingly, when the battery module 10 is in an overdischarge state, the battery module 10 can be prevented from being damaged by the inrush current by charging the battery module 10 with a current lower than the normal charge current. In addition, the charging current can be controlled irrespective of the charging device, and internal heat generation or inrush current of the battery pack 1 can be prevented by controlling the charging current in a low-temperature environment or a high-temperature environment.

지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are illustrative and explanatory only and are intended to be illustrative of the invention and are not to be construed as limiting the scope of the invention as defined by the appended claims. It is not. Therefore, those skilled in the art will appreciate that various modifications and equivalent embodiments are possible without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

1: 배터리 팩
10: 배터리 모듈
20: 배터리 관리 시스템
21: 온도 센서
22: 제어기
23: 전류 제어 회로
210, 220: 정전류 회로
230: 프리차지 회로
SW1: 충전 제어 스위치
SW2: 방전 제어 스위치
R211, R221: 전류 조정 저항
Q1, Q2: 트랜지스터
ZD210, ZD220: 제너 다이오드
R2231: 프리차지 저항
Q3: 프리차지 스위치1: Battery pack
10: Battery module
20: Battery management system
21: Temperature sensor
22:
23: Current control circuit
210, 220: Constant current circuit
230: pre-charge circuit
SW1: Charge control switch
SW2: Discharge control switch
R211, R221: Current adjustment resistor
Q1, Q2: transistor
ZD210, ZD220: Zener diode
R2231: Precharge resistor
Q3: Precharge switch

Claims (17)

충전 기기와 배터리 모듈 사이의 대전류 경로에 연결되는 충전 제어 스위치,
상기 충전 제어 스위치와 병렬 연결되는 복수의 정전류 회로, 및
상기 배터리 모듈의 충전 시, 상기 배터리 모듈의 상태에 따라 상기 충전 제어 스위치 및 상기 복수의 정전류 회로 중 적어도 하나를 턴 온 시키는 제어기를 포함하는 배터리 관리 시스템. A charge control switch connected to the large current path between the charging device and the battery module,
A plurality of constant current circuits connected in parallel with the charge control switch,
And a controller for turning on at least one of the charge control switch and the plurality of constant current circuits according to a state of the battery module when the battery module is charged. 제1항에 있어서,
상기 복수의 정전류 회로 각각은,
상기 충전 제어 스위치의 제1 단자에 연결되는 제1 저항,
상기 충전 제어 스위치의 제2 단자와 제1 저항 사이에 연결되는 트랜지스터, 및
상기 트랜지스터의 제어 단자와 상기 충전 제어 스위치의 제1 단자 사이에 연결되는 제너 다이오드를 포함하는 배터리 관리 시스템. The method according to claim 1,
Wherein each of the plurality of constant current circuits includes:
A first resistor connected to a first terminal of the charge control switch,
A transistor connected between the second terminal of the charge control switch and the first resistor, and
And a zener diode connected between a control terminal of the transistor and a first terminal of the charge control switch. 제2항에 있어서,
상기 트랜지스터의 제어 단자는 상기 제어기와 연결되며, 상기 제어기로부터 제어 신호를 입력받는 배터리 관리 시스템. 3. The method of claim 2,
Wherein the control terminal of the transistor is connected to the controller and receives a control signal from the controller. 제1항에 있어서,
상기 충전 제어 스위치와 병렬 연결되는 프리차지 회로를 더 포함하며,
상기 프리차지 회로는, 상기 충전 제어 스위치의 제1 및 제2 단자 사이에 연결되는 프리차지 스위치 및 프리차지 저항을 포함하는 배터리 관리 시스템. The method according to claim 1,
Further comprising a precharge circuit connected in parallel with the charge control switch,
Wherein the precharge circuit comprises a precharge switch and a precharge resistor connected between the first and second terminals of the charge control switch. 제1항에 있어서,
상기 제어기는 상기 배터리 모듈의 상태가 정상 충전 조건을 만족하면, 상기 충전 제어 스위치를 턴 온시키고, 상기 복수의 정전류 회로를 턴 오프 시키는 배터리 관리 시스템. The method according to claim 1,
Wherein the controller turns on the charge control switch and turns off the plurality of constant current circuits when the state of the battery module satisfies a normal charge condition. 제1항에 있어서,
상기 제어기는 상기 배터리 모듈의 상태가 정상 충전 조건을 만족하지 못하면, 상기 충전 제어 스위치를 턴 오프 상태로 유지하고, 상기 복수의 정전류 회로 중 적어도 하나를 턴 온 시키는 배터리 관리 시스템. The method according to claim 1,
Wherein the controller maintains the charge control switch in a turned off state and turns on at least one of the plurality of constant current circuits when the state of the battery module does not satisfy the normal charge condition. 제6항에 있어서,
상기 제어기는 상기 배터리 모듈의 전압이 임계치보다 낮으면 상기 배터리 모듈이 상기 정상 충전 조건을 만족하지 못하는 것으로 판단하는 배터리 관리 시스템. The method according to claim 6,
Wherein the controller determines that the battery module does not satisfy the normal charging condition if the voltage of the battery module is lower than a threshold value. 제7항에 있어서,
상기 제어기는 상기 배터리 모듈의 전압이 임계치보다 낮으면, 복수의 전압 구간 중 상기 배터리 모듈이 전압이 포함되는 전압 구간에 따라서, 상기 복수의 정전류 회로 중 턴 온 되는 정전류 회로를 결정하는 배터리 관리 시스템. 8. The method of claim 7,
Wherein the controller determines a constant current circuit to be turned on of the plurality of constant current circuits according to a voltage interval in which the battery module includes a voltage among a plurality of voltage intervals when the voltage of the battery module is lower than a threshold value. 제6항에 있어서,
상기 제어기는 상기 배터리 모듈의 주변 온도가 상온 범위를 벗어나면, 상기 배터리 모듈이 상기 정상 충전 조건을 만족하지 못하는 것으로 판단하는 배터리 관리 시스템. The method according to claim 6,
Wherein the controller determines that the battery module does not satisfy the normal charging condition when the ambient temperature of the battery module is out of the normal temperature range. 제9항에 있어서,
상기 제어기는 상기 배터리 모듈의 주변 온도가 상온 범위를 벗어나면, 복수의 온도 구간 중 상기 주변 온도가 포함되는 전압 구간에 따라서, 상기 복수의 정전류 회로 중 턴 온 되는 정전류 회로를 결정하는 배터리 관리 시스템.10. The method of claim 9,
Wherein the controller determines a constant current circuit to be turned on of the plurality of constant current circuits in accordance with a voltage section including the ambient temperature among a plurality of temperature sections when an ambient temperature of the battery module is out of a normal temperature range. 충전 기기와 배터리 모듈 사이의 대전류 경로에 연결되는 충전 제어 스위치 및 상기 충전 제어 스위치와 병렬 연결되는 복수의 정전류 회로를 포함하는 배터리 관리 시스템의 충전 제어 방법에 있어서,
상기 배터리 모듈의 충전 모드에 진입하는 단계,
상기 배터리 모듈의 전압 및 상기 배터리 모듈의 주변 온도 중 적어도 하나를 포함하는 상태 정보를 획득하는 단계,
상기 상태 정보가 정상 충전 조건을 만족하는지 판단하는 단계, 및
상기 상태 정보가 정상 충전 조건을 만족하는지에 따라서, 상기 충전 제어 스위치 및 상기 복수의 정전류 회로 중 적어도 하나를 턴 온 시키는 단계를 포함하는 충전 제어 방법. A charging control method of a battery management system including a charging control switch connected to a large current path between a charging device and a battery module, and a plurality of constant current circuits connected in parallel with the charging control switch,
Entering a charging mode of the battery module,
Obtaining status information including at least one of a voltage of the battery module and an ambient temperature of the battery module;
Determining if the state information meets a normal charge condition, and
And turning on at least one of the charge control switch and the plurality of constant current circuits depending on whether the state information meets a normal charge condition. 제11항에 있어서,
상기 충전 제어 스위치 및 상기 복수의 정전류 회로 중 적어도 하나를 턴 온 시키는 단계는,
상기 상태 정보가 상기 정상 충전 조건을 만족하면, 상기 충전 제어 스위치를 턴 온시키는 단계를 포함하는 충전 제어 방법. 12. The method of claim 11,
Wherein the step of turning on at least one of the charge control switch and the plurality of constant current circuits comprises:
And turning on the charge control switch if the state information meets the normal charge condition. 제11항에 있어서,
상기 충전 제어 스위치 및 상기 복수의 정전류 회로 중 적어도 하나를 턴 온 시키는 단계는,
상기 상태 정보가 상기 정상 충전 조건을 만족하지 못하면, 상기 충전 제어 스위치를 턴 오프 시킨 상태에서, 상기 복수의 정전류 회로 중 적어도 하나를 턴 온 시키는 단계를 포함하는 충전 제어 방법. 12. The method of claim 11,
Wherein the step of turning on at least one of the charge control switch and the plurality of constant current circuits comprises:
And turning on at least one of the plurality of constant current circuits with the charge control switch turned off if the state information does not satisfy the normal charge condition. 제13항에 있어서,
상기 판단하는 단계는,
상기 전압이 임계치보다 낮으면 상기 상태 정보가 상기 정상 충전 조건을 만족하지 못하는 것으로 판단하는 단계를 포함하는 충전 제어 방법. 14. The method of claim 13,
Wherein the determining step comprises:
And determining that the state information does not satisfy the normal charge condition if the voltage is lower than a threshold value. 제14항에 있어서,
상기 전압이 임계치보다 낮으면, 복수의 전압 구간 중 상기 전압이 포함되는 전압 구간에 따라서, 상기 복수의 정전류 회로 중 턴 온 되는 정전류 회로를 선택하는 단계를 더 포함하는 충전 제어 방법. 15. The method of claim 14,
And selecting the constant current circuit to turn on among the plurality of constant current circuits in accordance with a voltage section including the voltage among the plurality of voltage sections when the voltage is lower than the threshold value. 제13항에 있어서,
상기 판단하는 단계는,
상기 전압이 주변 온도가 상온 범위를 벗어나면 상기 상태 정보가 상기 정상 충전 조건을 만족하지 못하는 것으로 판단하는 단계를 포함하는 충전 제어 방법. 14. The method of claim 13,
Wherein the determining step comprises:
And determining that the state information does not satisfy the normal charging condition if the voltage is outside the ambient temperature range. 제16항에 있어서,
상기 전압이 주변 온도가 상온 범위를 벗어나면 복수의 온두 구간 중 상기 주변 온도가 포함되는 온도 구간에 따라서, 상기 복수의 정전류 회로 중 턴 온 되는 정전류 회로를 선택하는 단계를 더 포함하는 충전 제어 방법. 17. The method of claim 16,
And selecting the constant current circuit which is turned on among the plurality of constant current circuits in accordance with a temperature interval in which the ambient temperature is included among the plurality of warm window sections when the ambient temperature exceeds the ambient temperature range.
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