KR20190032883A - Battery management sytem - Google Patents

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Abstract

A battery management system comprises: a printed circuit board coupled to a plurality of cells and including a plurality of vent holes formed at positions corresponding to each of the plurality of cells; a multiplexer including a plurality of input channels and one output channel and connecting one of the plurality of input channels to the output channel; a plurality of thermal fuses disposed on corresponding vent holes of the plurality of vent holes and transmitting a first voltage to the plurality of input channels; a controller including the input channel connected to the output channel and determining damage to a cell of the plurality of cells according to a voltage input to the input terminal. The battery management system according to the embodiment can easily identify the damaged cell and reduce the time and cost required for repairing the battery pack.

Description

배터리 관리 시스템{BATTERY MANAGEMENT SYTEM}Battery management system {BATTERY MANAGEMENT SYTEM}

실시 예는 배터리 관리 시스템에 관한 것이다. An embodiment relates to a battery management system.

이차 전지(rechargeable battery)는 일차 전지와 달리 충전과 방전을 교대로 반복할 수 있는 전지를 말한다. 이차 전지는 화학적(chemical) 에너지를 전기적(electrical) 에너지로 변환시켜 방전할 수 있으며, 역으로 방전된 상태에서 전기 에너지를 충전하면 이를 화학 에너지의 형태로 다시 저장할 수 있다.A rechargeable battery refers to a battery that can alternately repeat charging and discharging, unlike a primary battery. The secondary battery can discharge chemical energy by converting electrical energy into electrical energy. If the secondary battery is charged with electric energy in a discharged state, it can be stored again in the form of chemical energy.

소용량의 이차 전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 소형 전자 기기에 사용되고, 대용량 이차 전지는 하이브리드 자동차 및 전기 자동차의 모터 구동용 전원으로 사용된다. 대용량의 이차 전지는 복수의 단위 셀들을 전기적으로 결합한 배터리 팩 상태로 사용된다. Small secondary batteries are used in portable electronic devices such as mobile phones, notebook computers and camcorders, and large-capacity secondary batteries are used as power sources for driving motors of hybrid vehicles and electric vehicles. A large-capacity secondary battery is used as a battery pack in which a plurality of unit cells are electrically coupled.

최근 전기 자동차 등이 상용화되면서 배터리 팩의 용량 증가에 대한 요구가 증가하고 있다. 배터리 팩의 용량 증가는 배터리 팩에 탑재되는 셀의 개수를 증가시켜 달성될 수 있다. 배터리 팩 내에 탑재되는 셀 개수의 증가는, 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)에서 모니터링해야 하는 셀의 개수를 증가시켜 배터리 관리 시스템의 설계 복잡도를 증가시키는 원인으로 작용한다. 또한, 배터리 팩에 많게는 수백, 수천 개의 셀 어레이가 탑재되면서, 서비스 엔지니어가 손상된 셀을 식별하기 어려운 문제가 있다. BACKGROUND ART [0002] With the commercialization of electric vehicles and the like, demand for increasing the capacity of battery packs is increasing. The capacity increase of the battery pack can be achieved by increasing the number of cells mounted on the battery pack. The increase in the number of cells mounted in the battery pack increases the number of cells to be monitored by the battery management system (BMS), thereby increasing the design complexity of the battery management system. In addition, there is a problem that it is difficult for a service engineer to identify a damaged cell because several hundreds or thousands of cell arrays are mounted on a battery pack at most.

실시 예를 통해 해결하고자 하는 기술적 과제는 손상된 셀의 식별이 용이하여 배터리 팩의 수리 시 소요되는 시간 및 비용을 감소시킬 수 있는 배터리 관리 시스템을 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a battery management system capable of easily identifying a damaged cell and reducing the time and cost required for repairing the battery pack.

상기 과제를 해결하기 위한 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템은, 복수의 셀 상에 결합하며, 상기 복수의 셀 각각에 대응하는 위치에 형성된 복수의 벤트 홀을 포함하는 인쇄회로기판, 복수의 입력 채널과 하나의 출력 채널을 포함하며, 상기 복수의 입력 채널 중 어느 하나를 상기 출력 채널과 연결하는 멀티플렉서, 상기 복수의 벤트 홀 중 대응하는 벤트 홀 상에 각각 배치되며, 제1 전압을 상기 복수의 입력 채널로 전달하는 복수의 열 퓨즈, 및 상기 출력 채널과 연결되는 입력 단자를 포함하며, 상기 입력 단자로 입력되는 전압에 따라서 상기 복수의 셀의 셀 손상을 판정하는 제어기를 포함할 수 있다. According to an aspect of the present invention, there is provided a battery management system including a printed circuit board coupled to a plurality of cells and including a plurality of vent holes formed at positions corresponding to the plurality of cells, A multiplexer disposed on the corresponding vent hole of the plurality of vent holes, the multiplexer including one output channel and connecting any one of the plurality of input channels to the output channel; And a controller for determining a cell damage of the plurality of cells in accordance with a voltage input to the input terminal, wherein the plurality of thermal fuses are connected to the output channel.

상기 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템의 복수의 열 퓨즈는 상기 제1 전압을 공급하는 제1 전원과 상기 복수의 입력 채널 사이에 각각 연결될 수 있다. The plurality of thermal fuses of the battery management system according to the embodiment may be respectively connected between the first power supply for supplying the first voltage and the plurality of input channels.

상기 배터리 관리 시스템은 상기 입력 단자에 연결되는 일단과 상기 제1 전압과 다른 제2 전압이 인가되는 타단을 포함하는 저항을 더 포함할 수 있다. The battery management system may further include a resistor including one end connected to the input terminal and the other end to which the second voltage different from the first voltage is applied.

상기 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템의 제어기는, 상기 복수의 열 퓨즈가 상기 출력 채널과 순차적으로 연결되도록 상기 멀티플렉서를 제어할 수 있다. The controller of the battery management system according to the exemplary embodiment may control the multiplexer such that the plurality of thermal fuses are sequentially connected to the output channel.

상기 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템의 제어기는, 상기 멀티플렉서를 제어하는 제어 신호로부터 상기 복수의 열 퓨즈 중 상기 멀티플렉서의 출력 채널과 연결되는 열 퓨즈에 대응하는 셀을 식별할 수 있다. The controller of the battery management system according to the embodiment may identify a cell corresponding to a thermal fuse connected to the output channel of the multiplexer among the plurality of thermal fuses from a control signal for controlling the multiplexer.

상기 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템의 제어기는 셀 손상이 검출되면 상기 복수의 셀과 충전 장치 또는 상기 복수의 셀과 부하 사이의 연결을 차단하도록 고전압 스위치 또는 퓨즈를 제어할 수 있다. The controller of the battery management system according to the embodiment can control the high voltage switch or the fuse to block the connection between the plurality of cells and the charging device or the plurality of cells and the load when the cell damage is detected.

또한, 다른 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템은, 복수의 셀 상에 결합하며, 상기 복수의 셀 각각에 대응하는 위치에 형성된 복수의 벤트 홀을 포함하는 인쇄회로기판, 복수의 입력 채널과 하나의 출력 채널을 포함하며, 상기 복수의 입력 채널 중 어느 하나를 상기 출력 채널과 연결하는 멀티플렉서, 상기 복수의 벤트 홀 중 대응하는 벤트 홀 상에 각각 배치되며, 제1 전압을 공급하는 제1 전원과 상기 복수의 입력 채널 사이에 각각 연결되는 복수의 온도 센서, 상기 출력 채널에 연결되는 일단과 상기 제1 전압과 다른 제2 전압이 인가되는 타다을 포함하는 저항, 및 상기 저항의 일단에 연결되는 입력 단자를 포함하며, 상기 입력 단자로 입력되는 전압에 따라서 상기 복수의 셀의 셀 손상을 판정하는 제어기를 포함할 수 있다. According to another aspect of the present invention, there is provided a battery management system including: a printed circuit board coupled to a plurality of cells, the printed circuit board including a plurality of vent holes formed at positions corresponding to the plurality of cells; A multiplexer arranged to connect one of the plurality of input channels to the output channel, the first power source supplying a first voltage and the plurality of second power sources being disposed on corresponding vent holes of the plurality of vent holes, A plurality of temperature sensors respectively connected between the input channels of the resistors, a resistor connected between one end connected to the output channel and a second voltage different from the first voltage, and an input terminal connected to one end of the resistor And a controller for determining a cell damage of the plurality of cells according to a voltage input to the input terminal.

상기 다른 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템의 제어기는, 상기 복수의 온도 센서가 상기 출력 채널과 순차적으로 연결되도록 상기 멀티플렉서를 제어하며, 상기 멀티플렉서를 제어하는 제어 신호로부터 상기 복수의 온도 센서 중 상기 멀티플렉서의 출력 채널과 연결되는 온도 센서에 대응하는 셀을 식별할 수 있다. The controller of the battery management system according to another embodiment controls the multiplexer so that the plurality of temperature sensors are sequentially connected to the output channel, and a control signal for controlling the multiplexer, The cell corresponding to the temperature sensor connected to the output channel can be identified.

실시 예에 따른 배터리 관리 시스템은 손상된 셀의 식별이 용이하여 배터리 팩의 수리 시 소요되는 시간 및 비용을 감소시킬 수 있다. The battery management system according to the embodiment can easily identify the damaged cell and reduce the time and cost required for repairing the battery pack.

도 1은 일 실시 예에 따른 배터리 시스템을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 배터리 시스템의 배터리 팩을 구성하는 단위 셀의 일 예를 도시한 것이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템을 구성하는 인쇄회로기판의 일 예를 도시한 것이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템의 인쇄회로기판이 대응하는 셀과 결합하는 일 예를 도시한 것이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템에서 셀 손상 여부를 판정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 다른 실시 예에 따른 배터리 시스템을 개략적으로 도시한 것이다. 1 schematically illustrates a battery system according to one embodiment.
2 shows an example of a unit cell constituting a battery pack of a battery system according to an embodiment.
3 shows an example of a printed circuit board constituting a battery management system according to an embodiment.
FIG. 4 illustrates an example in which a printed circuit board of a battery management system according to an embodiment is coupled with a corresponding cell.
5 is a diagram for explaining a method of determining whether a cell is damaged in a battery management system according to an embodiment.
6 schematically shows a battery system according to another 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 예들에 따른 배터리 관리 시스템에 대해 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, a battery management system according to embodiments will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 일 실시 예에 따른 배터리 시스템을 개략적으로 도시한 것이다. 또한, 도 2는 도 1의 배터리 팩을 구성하는 단위 셀의 일 예를 도시한 것이고, 도 3은 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템을 구성하는 인쇄회로기판의 일 예를 도시한 것이다. 또한, 도 4는 도 3의 인쇄회로기판이 대응하는 셀과 결합하는 일 예를 도시한 것이고, 도 5는 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템에서 셀 손상 여부를 판정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 1 schematically illustrates a battery system according to one embodiment. FIG. 2 shows an example of a unit cell constituting the battery pack of FIG. 1, and FIG. 3 illustrates an example of a printed circuit board constituting a battery management system according to an embodiment. FIG. 4 illustrates an example in which the printed circuit board of FIG. 3 is coupled to a corresponding cell, and FIG. 5 illustrates a method of determining whether a cell is damaged in a battery management system according to an exemplary embodiment .

도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 배터리 시스템은 배터리 팩(10), 배터리 관리 시스템(Battery Management System, 20A) 및 고전압 차단 시스템(30)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, a battery system according to an embodiment may include a battery pack 10, a battery management system 20A, and a high-voltage shut-off system 30.

배터리 팩(10)은 서로 직렬 또는 병렬 연결되는 복수의 셀(11)을 포함할 수 있다. The battery pack 10 may include a plurality of cells 11 connected in series or parallel to each other.

도 2를 참조하면, 단위 셀(11)은 내부에 전류를 충전 및 방전하는 전극 조립체(미도시)를 내장하는 케이스(110)와, 케이스(110)의 개구에 결합하여 케이스(110)를 밀폐하는 캡 플레이트(120)를 포함한다. 캡 플레이트(120)는 복수의 전극 단자(121, 122), 전해액 주입구(123) 및 벤트 홀(124)을 구비한다. 벤트 홀(124)은 벤트 플레이트(125)로 밀폐되며, 셀(11)의 내부 압력이 설정 압력에 이르면, 벤트 플레이트(125)가 절개되어 벤트 홀(124)을 개방한다. 벤트 플레이트(125)는 절개를 유도하는 노치(125a)를 가진다.2, the unit cell 11 includes a case 110 housing an electrode assembly (not shown) for charging and discharging a current therein, a case 110 coupled to an opening of the case 110, And a cap plate 120 for supporting the cap plate 120. The cap plate 120 includes a plurality of electrode terminals 121 and 122, an electrolyte injection hole 123, and a vent hole 124. The vent hole 124 is closed by the vent plate 125 and when the internal pressure of the cell 11 reaches the set pressure, the vent plate 125 is opened to open the vent hole 124. The vent plate 125 has a notch 125a to guide the incision.

배터리 관리 시스템(20A)은 복수의 열 퓨즈(thermal fuse, 211)를 포함하는 열 퓨즈 그룹(210), 멀티플렉서(Multiplexer, MUX)(230) 및 제어기(250)를 포함할 수 있다. 또한, 배터리 관리 시스템(20A)은 배터리 배터리 보호 회로를 구성하는 소자들이 실장되는 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB)(도 3의 도면부호 200 참조)을 더 포함할 수 있다.The battery management system 20A may include a thermal fuse group 210 including a plurality of thermal fuses 211, a multiplexer (MUX) 230 and a controller 250. The battery management system 20A may further include a printed circuit board (PCB 200) (see reference numeral 200 in FIG. 3) on which elements constituting the battery battery protection circuit are mounted.

열 퓨즈(211)는 열에 의해 동작하는 퓨즈로서, 통상적인 온도에서는 닫힌 상태를 유지하다가, 주변 온도가 임계치를 넘어서면 끊어져 회로를 개방할 수 있다. The thermal fuse 211 is a heat-operated fuse that is kept closed at a normal temperature and can be opened to break the circuit if the ambient temperature exceeds the threshold.

열 퓨즈(211)는 배터리 팩(10)을 구성하는 각 셀에 대응하여 배치되며, 대응하는 셀의 손상에 의한 가스 배출 여부를 검출할 수 있다. 도 3을 참조하면, 배터리 관리 시스템(20A)을 구성하는 인쇄회로기판(200)은 각 셀에 대응하는 위치에 형성된 벤트 홀(220)들을 포함한다. 각 열 퓨즈(211)는 인쇄회로기판(200)에 형성된 벤트 홀(220)들 중 대응하는 벤트 홀(220) 상에 배치된다. The thermal fuse 211 is arranged corresponding to each cell constituting the battery pack 10, and it is possible to detect whether or not the gas is discharged due to damage of the corresponding cell. Referring to FIG. 3, the printed circuit board 200 constituting the battery management system 20A includes vent holes 220 formed at positions corresponding to the respective cells. Each thermal fuse 211 is disposed on a corresponding vent hole 220 of the vent holes 220 formed in the printed circuit board 200.

배터리 관리 시스템(20A)의 인쇄회로기판(200)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 인쇄회로기판(200)에 구비된 각 벤트 홀(220)이, 대응하는 셀(11)의 벤트 홀(124) 상에 위치하도록 배터리 팩(10)에 결합될 수 있다. 이에 따라, 인쇄회로기판(200)에 구비된 각 벤트 홀(220)은 셀 손상으로 대응하는 셀(11)로부터 배출되는 가스가 열 퓨즈(211)로 전달되는 배출 경로로 동작하게 된다. The printed circuit board 200 of the battery management system 20A is configured such that each vent hole 220 provided in the printed circuit board 200 is connected to the vent hole of the corresponding cell 11 124 of the battery pack 10 as shown in FIG. Accordingly, each vent hole 220 provided in the printed circuit board 200 operates as a discharge path through which the gas discharged from the corresponding cell 11 due to cell damage is transferred to the thermal fuse 211.

셀(11) 손상으로 벤트 홀(124)을 통해 배출되는 가스는 높은 온도로 가열된 상태이다. 따라서, 해당 가스가 인쇄회로기판(200)의 벤트 홀(220)을 통해 열 퓨즈(211)로 직접 전달되면, 가스의 열로 인해 열 퓨즈(211)가 개방되고, 배터리 관리 시스템(20A)은 각 열 퓨즈(211)의 개방을 감지하여 대응하는 셀(11)의 손상 여부를 판정할 수 있다. The gas discharged through the vent hole 124 due to the damage of the cell 11 is heated to a high temperature. Therefore, when the gas is directly transferred to the thermal fuse 211 through the vent hole 220 of the printed circuit board 200, the thermal fuse 211 is opened due to the heat of the gas, and the battery management system 20A It is possible to detect whether the corresponding cell 11 is damaged by sensing the opening of the thermal fuse 211.

다시, 도 1을 보면, 열 퓨즈(211)들은 제1 전압(예를 들어, 5V)을 출력하는 전원(Vcc)과 멀티플렉서(230)의 입력 채널들 사이에 각각 연결될 수 있다. 이에 따라, 전원(Vcc)에서 공급되는 제1 전압(예를 들어, 5V)이 퓨즈(211)들을 통해 멀티플렉서(230)의 각 입력 채널로 인가된다. Referring again to FIG. 1, the thermal fuses 211 may be coupled between a power supply Vcc outputting a first voltage (e.g., 5V) and input channels of the multiplexer 230, respectively. Accordingly, a first voltage (e.g., 5V) supplied from the power supply Vcc is applied to each input channel of the multiplexer 230 through the fuses 211. [

멀티플렉서(230)는 제어기(250)로부터 입력되는 제어 신호에 따라서, 복수의 입력 채널들 중 어느 하나를 출력 채널과 연결하는 기능을 수행한다. The multiplexer 230 performs a function of connecting any one of the plurality of input channels to the output channel according to a control signal input from the controller 250. [

전술한 바와 같이, 멀티플렉서(230)의 입력 채널들에는 서로 다른 열 퓨즈(211)가 각각 연결된다. 또한, 멀티플렉서(230)의 출력 채널은 제어기(250)의 입력 단자와 연결된다. 따라서, 멀티플렉서(230)에 의해 복수의 열 퓨즈(211) 중 어느 하나가 선택되면, 선택된 열 퓨즈(211)는 제어기(250)와 연결된다. As described above, the input channels of the multiplexer 230 are connected to different thermal fuses 211, respectively. The output channel of the multiplexer 230 is also connected to the input terminal of the controller 250. Accordingly, when any one of the plurality of thermal fuses 211 is selected by the multiplexer 230, the selected thermal fuse 211 is connected to the controller 250. [

제어기(250)는 멀티플렉서(230)의 출력 채널로부터 입력되는 전압을 토대로 각 셀의 손상 여부를 판정할 수 있다. 즉, 제어기(250)는 멀티플렉서(230)를 제어하여 각 열 퓨즈(211)를 순차적으로 선택하고, 선택된 열 퓨즈(211)를 통해 입력되는 전압에 따라서 대응하는 셀의 손상 여부를 판정할 수 있다. 제어기(250)는 각 열 퓨즈(211)를 순차적으로 선택하도록 생성된 제어 신호로부터, 현재 멀티플렉서(230)를 통해 연결되는 열 퓨즈(211)가 어느 셀에 대응하는지 인지할 수 있다. 따라서, 멀티플렉서(230)를 통해 입력되는 전압을 통해 셀 손상이 검출되면, 대응하는 셀이 어느 셀인지를 쉽게 알 수 있다. The controller 250 can determine whether each cell is damaged based on the voltage input from the output channel of the multiplexer 230. [ That is, the controller 250 controls the multiplexer 230 to sequentially select each thermal fuse 211, and determine whether the corresponding cell is damaged according to the voltage input through the selected thermal fuse 211 . The controller 250 can recognize which cell the thermal fuse 211 connected through the current multiplexer 230 corresponds to, from the control signal generated so as to sequentially select each thermal fuse 211. [ Therefore, if a cell damage is detected through the voltage input through the multiplexer 230, it is easy to know which cell the corresponding cell is.

도 5를 예로 들면, n번째 셀(Cell #n)이 정상인 경우, 이에 대응하는 멀티플렉서(230)의 n번째 채널(CH #n)로는 열 퓨즈(211)를 통해 제1 전압(예를 들어, 5V)이 인가된다. 따라서, 제어기(250)에 의해 멀티플렉서(230)의 n번째 채널(CH #n)이 선택될 경우, 제어기(250)로는 제1 전압(예를 들어, 5V)이 입력되고, 제어기(250)는 대응하는 n번째 셀(Cell #n)을 정상으로 판정한다. 5, if the nth cell (Cell #n) is normal, the nth channel (CH # n) of the corresponding multiplexer 230 is connected to the first voltage (for example, 5V) is applied. Accordingly, when the n-th channel CH #n of the multiplexer 230 is selected by the controller 250, a first voltage (for example, 5V) is input to the controller 250, and the controller 250 It is determined that the corresponding n-th cell (Cell #n) is normal.

반면에, n+1번째 셀(Cell #n+1)이 손상된 경우 셀(Cell #n+1) 내부로부터 배출된 가스로 인해 대응하는 열 퓨즈(211)가 개방되고, 이로 인해 멀티플렉서(230)의 n+1번째 채널(CH #n+1)과 전원(Vcc)과의 연결 또한 끊어진다. 따라서, 제어기(250)에 의해 멀티플렉서(230)의 n+1번째 채널(CH #n+1)이 선택될 경우, 저항(R1)에 의해 제어기(250)로는 제2 전압(예를 들어, 0V)이 입력되고, 제어기(250)는 대응하는 n+1번째 셀(Cell #n+1)이 손상되었음을 감지할 수 있다. 저항(R1)은 열 퓨즈(211)의 개방 시 제어기(250)의 입력 단자로 제2 전압(예를 들어, 0V)을 인가하기 위한 저항으로, 제어기(250)의 입력 단자에 연결되는 일단과, 제2 전압이 인가되는 타단을 포함할 수 있다. On the other hand, when the n + 1th cell (Cell # n + 1) is damaged, the gas discharged from the cell (Cell # n + 1) causes the corresponding thermal fuse 211 to open, The connection between the (n + 1) -th channel (CH # n + 1) and the power source (Vcc) Accordingly, when the controller 250 selects the n + 1th channel CH # n + 1 of the multiplexer 230, the controller 250 supplies a second voltage (for example, 0V ), And the controller 250 can detect that the corresponding (n + 1) th cell (Cell # n + 1) is damaged. The resistor R1 is a resistor for applying a second voltage (for example, 0 V) to the input terminal of the controller 250 when the thermal fuse 211 is open and has one end connected to the input terminal of the controller 250 , And the other end to which the second voltage is applied.

도 1을 예로 들면, 저항(R1)은 제어기(250)의 입력 단자와 접지 사이에 연결되어 열 퓨즈(211)의 개방 시 제어기(250)의 입력 단자로 0V를 인가할 수 있다. For example, the resistor R1 may be connected between the input terminal of the controller 250 and ground to apply 0V to the input terminal of the controller 250 when the thermal fuse 211 is open.

제어기(250)는 셀 손상이 검출되면, 고전압 차단 시스템(30)을 제어하여 배터리 팩(10)의 충전 또는 방전을 중단 시킬 수 있다. The controller 250 may control the high voltage shutdown system 30 to stop charging or discharging the battery pack 10 when a cell damage is detected.

고전압 차단 시스템(20)은 배터리 팩(10)과 충전 장치(미도시) 또는 배터리 팩(10)과 부하(미도시) 사이에 연결되는 릴레이, 콘택터 등의 고전압 스위치 또는 퓨즈를 포함할 수 있다. The high voltage isolation system 20 may include a high voltage switch or fuse such as a relay, contactor, etc. connected between the battery pack 10 and a charging device (not shown) or between the battery pack 10 and a load (not shown).

제어기(250)는 셀 손상이 검출되면, 고전압 차단 시스템(20)에 포함된 고전압 스위치 또는 퓨즈를 제어하여 배터리 팩(10)과 충전 장치(미도시) 또는 배터리 팩(10)과 부하(미도시) 사이의 전류 흐름을 차단할 수 있다. When the cell damage is detected, the controller 250 controls the high voltage switch or the fuse included in the high voltage shutdown system 20 to control the battery pack 10 and the charging device (not shown) or the battery pack 10 and the load Can be blocked.

제어기(250)는 또한 셀 손상이 검출되면, 셀 손상을 나타내는 출력을 내보내거나, 상위 시스템으로 셀 손상을 통보할 수 있다. 이 ?, 제어기(250)는 손상된 셀의 식별 정보를 상위 시스템으로 함께 전달할 수 있다. The controller 250 may also output an output indicative of a cell damage, or notify the parent system of the cell damage, when a cell damage is detected. The controller 250 can transmit the identification information of the damaged cell to the host system together.

한편, 제어기(250)의 각 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. Each function of the controller 250 may be implemented by a processor implemented as one or more central processing units (CPUs) or other chipsets, a microcontroller unit (MCU), a microprocessor, .

도 6은 다른 실시 예에 따른 배터리 시스템을 개략적으로 도시한 것으로서, 열 퓨즈 대신 온도 센서를 사용하여 각 셀의 손상을 감지하는 실시 예를 나타낸다. FIG. 6 is a schematic view of a battery system according to another embodiment. FIG. 6 shows an embodiment in which damage to each cell is detected using a temperature sensor instead of a thermal fuse.

아래에서는 중복되는 설명을 피하기 위해, 도 6의 배터리 시스템을 구성하는 구성 요소들 중 도 1의 배터리 시스템과 동일하거나 유사하게 동작하는 구성요소에 대해서는 설명을 생략한다. In order to avoid redundant description, description of components constituting the battery system of FIG. 6 that are the same as or similar to those of the battery system of FIG. 1 will be omitted.

도 6을 참조하면, 배터리 관리 시스템(20B)은 복수의 온도 센서(271)를 포함하는 온도 센서 그룹(270), 멀티플렉서(230) 및 제어기(250)를 포함할 수 있다. 또한, 배터리 관리 시스템(20B)은 배터리 배터리 보호 회로를 구성하는 소자들이 실장되는 인쇄회로기판(도 3의 도면부호 200 참조)을 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6, the battery management system 20B may include a temperature sensor group 270 including a plurality of temperature sensors 271, a multiplexer 230, and a controller 250. In addition, the battery management system 20B may further include a printed circuit board (see 200 in FIG. 3) on which elements constituting the battery battery protection circuit are mounted.

온도 센서(271)는 주변 온도에 따라서 저항값이 가변되는 서미스터(Thermsiter)가 사용될 수 있다. The temperature sensor 271 may be a thermistor whose resistance value varies depending on the ambient temperature.

온도 센서(271)는 배터리 팩(10)을 구성하는 각 셀에 대응하여 배치되며, 대응하는 셀의 손상에 의한 가스 배출 여부를 검출하기 위해 사용된다. 온도 센서(271)는 도 3에 도시된 열 퓨즈(211)와 마찬가지로 인쇄회로기판(200)에 형성된 벤트 홀(220)들 중 대응하는 벤트 홀(220) 상에 될 수 있다. 이에 따라, 인쇄회로기판(200)에 구비된 각 벤트 홀(220)은 셀 손상으로 대응하는 셀(11)로부터 배출되는 가스가 온도 센서(271)로 전달되는 배출 경로로 동작하게 된다. The temperature sensor 271 is disposed in correspondence with each cell constituting the battery pack 10 and is used for detecting whether gas is discharged due to damage of the corresponding cell. The temperature sensor 271 may be on the corresponding vent hole 220 of the vent holes 220 formed in the printed circuit board 200 in the same manner as the thermal fuse 211 shown in FIG. Accordingly, each vent hole 220 provided in the printed circuit board 200 operates as a discharge path through which the gas discharged from the cell 11 corresponding to the cell damage is transferred to the temperature sensor 271.

셀 손상으로 셀(11)로부터 배출되는 가스는 높은 온도로 가열된 상태이다. 따라서, 해당 가스가 인쇄회로기판(200)의 벤트 홀(220)을 통해 온도 센서(271)로 직접 전달되면, 가스의 열로 인해 온도 센서(271)의 저항이 가변되고, 배터리 관리 시스템(20A)은 온도 센서(271)이 저항 변화를 감지하여 대응하는 셀(11)의 손상 여부를 판정할 수 있다. The gas discharged from the cell 11 due to cell damage is heated to a high temperature. Accordingly, when the gas is directly transferred to the temperature sensor 271 through the vent hole 220 of the printed circuit board 200, the resistance of the temperature sensor 271 is varied due to the heat of the gas, The temperature sensor 271 can detect a change in resistance and judge whether or not the corresponding cell 11 is damaged.

온도 센서(271)들은 제1 전압(예를 들어, 5V)을 출력하는 전원(Vcc)과 멀티플렉서(230)의 입력 채널들 사이에 각각 연결될 수 있다. 즉, 멀티플렉서(230)의 입력 채널에는 서로 다른 온도 센서(271)가 연결된다. The temperature sensors 271 may be connected between the power supply Vcc outputting the first voltage (for example, 5V) and the input channels of the multiplexer 230, respectively. That is, different temperature sensors 271 are connected to the input channels of the multiplexer 230.

멀티플렉서(230)의 출력 채널에는 적어도 하나의 전압 분배용 저항(R1, R2)이 연결될 수 있다. 즉, 멀티플렉서(230)의 출력과 접지 사이에는 하나 이상의 전압 분배용 저항(R1, R2)이 연결된다. At least one voltage dividing resistor (R1, R2) may be connected to the output channel of the multiplexer (230). That is, one or more voltage dividing resistors R1 and R2 are connected between the output of the multiplexer 230 and the ground.

이에 따라, 전압 분배용 저항(R1, R2)과 멀티플렉서(230)를 통해 선택된 온도 센서(271)는 전원(Vcc)과 접지 사이에 직렬 연결되며, 각각의 저항값에 따라 각각에 걸리는 전압이 달라진다. Accordingly, the temperature sensors 271 selected through the voltage dividing resistors R1 and R2 and the multiplexer 230 are connected in series between the power source Vcc and the ground, and voltages applied to the respective temperature sensors 271 vary depending on the respective resistance values .

제어기(250)는 그 입력 단자가 어느 하나의 전압 분배용 저항(R1)에 연결되며, 입력 단자로 입력되는 전압을 토대로 각 셀(11)의 셀 손상을 판정할 수 있다. 즉, 제어기(250)는 멀티플렉서(230)를 제어하여 각 온도 센서(271)를 순차적으로 선택하고, 선택된 온도 센서(271)의 저항값에 의해 분배되어 입력되는 전압에 따라서 대응하는 셀의 손상 여부를 판정할 수 있다. 제어기(250)는 각 온도 센서(271)를 순차적으로 선택하도록 제어 신호를 생성하는 과정에서, 제어 신호로부터 현재 멀티플렉서(230)를 통해 연결되는 온도 센서(271)가 어느 셀에 대응하는지 인지할 수 있다. 따라서, 멀티플렉서(230)를 통해 입력되는 전압을 통해 셀 손상이 검출되면, 대응하는 셀이 어느 셀인지를 쉽게 알 수 있다.The controller 250 has its input terminal connected to any one of the voltage dividing resistors R1 and can determine the cell damage of each cell 11 based on the voltage input to the input terminal. That is, the controller 250 controls the multiplexer 230 to sequentially select each of the temperature sensors 271, and determines whether the corresponding cell is damaged according to the voltage input and distributed by the resistance value of the selected temperature sensor 271 Can be determined. In the process of generating the control signal to sequentially select each temperature sensor 271, the controller 250 can determine from which of the control signals the temperature sensor 271 connected through the current multiplexer 230 corresponds to which cell have. Therefore, if a cell damage is detected through the voltage input through the multiplexer 230, it is easy to know which cell the corresponding cell is.

멀티플렉서(230)에 의해 복수의 온도 센서(271) 중 어느 하나가 선택되면, 선택된 온도 센서(271)의 저항과 전압 분배용 저항(R1, R2)들에 의해 전원(Vcc)으로부터 공급된 전압이 분배되고, 제어기(250)로는 온도 센서(271)의 저항과 전압 분배용 저항(R1, R2)들에 의해 분배된 전압이 입력된다. 한편, 대응하는 셀의 손상으로 저항값이 변경된 온도 센서(271)가 멀티플렉서(230)의 출력 채널과 연결될 경우, 정상 상태와는 다른 분배 전압이 제어기(250)의 입력 단자로 입력된다. 따라서, 제어기(250)는 입력되는 전압을 토대로 각 셀(11)의 셀 손상 여부를 판정할 수 있다. When any one of the plurality of temperature sensors 271 is selected by the multiplexer 230, the voltage supplied from the power source Vcc by the resistor of the selected temperature sensor 271 and the voltage dividing resistors R1 and R2 And the controller 250 receives the voltage divided by the resistance of the temperature sensor 271 and the voltage dividing resistors R1 and R2. On the other hand, when the temperature sensor 271 whose resistance value is changed by the damage of the corresponding cell is connected to the output channel of the multiplexer 230, a distribution voltage different from the steady state is inputted to the input terminal of the controller 250. Therefore, the controller 250 can determine whether each cell 11 is damaged based on the input voltage.

제어기(250)는 어느 하나의 셀 손상이 검출되면, 고전압 차단 시스템(30)을 제어하여 배터리 팩(10)의 충전 또는 방전을 중단 시킬 수 있다. The controller 250 can control the high voltage shutdown system 30 to stop the charging or discharging of the battery pack 10 when any one cell damage is detected.

또한, 제어기(250)는 또한 셀 손상이 검출되면, 셀 손상을 나타내는 출력을 내보내거나, 상위 시스템으로 셀 손상을 통보할 수 있다. 이 ?, 제어기(250)는 손상된 셀의 식별 정보를 상위 시스템으로 함께 전달할 수 있다. In addition, the controller 250 may also output an output indicative of cell damage, or notify the parent system of the cell damage, when a cell damage is detected. The controller 250 can transmit the identification information of the damaged cell to the host system together.

전술한 실시 예들에 따르면, 배터리 관리 시스템(20A, 20B)은 인쇄회로기판(200) 상에 각 셀에 대응하는 벤트 홀(220)을 형성하고, 벤트 홀(220) 상에 열 퓨즈(211) 또는 온도 센서(271)를 장착함으로써 각 셀(11)의 셀 손상을 정확하게 식별하는 것이 가능하다. 이에 따라, 배터리 팩의 수리 시 손상된 셀을 찾기까지 소요되는 시간이 대폭 감소하여 수리 시간이 단축되고, 이에 따른 수리 비용 또한 감소하는 효과가 있다. The battery management systems 20A and 20B form vent holes 220 corresponding to the respective cells on the printed circuit board 200 and heat fuses 211 are formed on the vent holes 220. [ Or by mounting the temperature sensor 271, it is possible to accurately identify the cell damage of each cell 11. Accordingly, the time required until the damaged cell is found in repairing the battery pack is greatly reduced, which shortens the repair time and reduces the repair cost.

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.

10: 배터리 팩
11: 셀
20A, 20B: 배터리 관리 시스템
30: 고전압 차단 시스템
200: 인쇄회로기판
211: 열 퓨즈
220: 벤트 홀
230: 멀티플렉서
250: 제어기
271: 온도 센서10: Battery pack
11: Cell
20A, 20B: Battery management system
30: High voltage shutdown system
200: printed circuit board
211: Thermal fuse
220: Vent hole
230: Multiplexer
250: controller
271: Temperature sensor

Claims (9)

복수의 셀 상에 결합하며, 상기 복수의 셀 각각에 대응하는 위치에 형성된 복수의 벤트 홀을 포함하는 인쇄회로기판,
복수의 입력 채널과 하나의 출력 채널을 포함하며, 상기 복수의 입력 채널 중 어느 하나를 상기 출력 채널과 연결하는 멀티플렉서,
상기 복수의 벤트 홀 중 대응하는 벤트 홀 상에 각각 배치되며, 제1 전압을 상기 복수의 입력 채널로 전달하는 복수의 열 퓨즈, 및
상기 출력 채널과 연결되는 입력 단자를 포함하며, 상기 입력 단자로 입력되는 전압에 따라서 상기 복수의 셀의 셀 손상을 판정하는 제어기를 포함하는 배터리 관리 시스템. A printed circuit board comprising: a plurality of vent holes formed on a plurality of cells at positions corresponding to each of the plurality of cells;
A multiplexer including a plurality of input channels and an output channel, the multiplexer coupling one of the plurality of input channels to the output channel,
A plurality of thermal fuses respectively disposed on corresponding vent holes of the plurality of vent holes and transmitting a first voltage to the plurality of input channels,
And a controller that includes an input terminal connected to the output channel and determines cell damage of the plurality of cells in accordance with a voltage input to the input terminal. 제1항에 있어서,
상기 복수의 열 퓨즈는 상기 제1 전압을 공급하는 제1 전원과 상기 복수의 입력 채널 사이에 각각 연결되는 배터리 관리 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the plurality of thermal fuses are respectively connected between a first power supply for supplying the first voltage and the plurality of input channels. 제1항에 있어서,
상기 입력 단자에 연결되는 일단과 상기 제1 전압과 다른 제2 전압이 인가되는 타단을 포함하는 저항을 더 포함하는 배터리 관리 시스템.The method according to claim 1,
Further comprising a resistor including one end connected to the input terminal and the other end to which a second voltage different from the first voltage is applied. 제2항에 있어서,
상기 제어기는, 상기 복수의 열 퓨즈가 상기 출력 채널과 순차적으로 연결되도록 상기 멀티플렉서를 제어하는 배터리 관리 시스템.3. The method of claim 2,
Wherein the controller controls the multiplexer such that the plurality of thermal fuses are sequentially connected to the output channel. 제4항에 있어서,
상기 제어기는, 상기 멀티플렉서를 제어하는 제어 신호로부터 상기 복수의 열 퓨즈 중 상기 멀티플렉서의 출력 채널과 연결되는 열 퓨즈에 대응하는 셀을 식별하는 배터리 관리 시스템.5. The method of claim 4,
Wherein the controller identifies a cell corresponding to a thermal fuse connected to an output channel of the multiplexer among the plurality of thermal fuses from a control signal controlling the multiplexer. 제1항에 있어서,
상기 제어기는 셀 손상이 검출되면 상기 복수의 셀과 충전 장치 또는 상기 복수의 셀과 부하 사이의 연결을 차단하도록 고전압 스위치 또는 퓨즈를 제어하는 배터리 관리 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the controller controls the high voltage switch or the fuse to block the connection between the plurality of cells and the charging device or the plurality of cells and the load when a cell damage is detected. 복수의 셀 상에 결합하며, 상기 복수의 셀 각각에 대응하는 위치에 형성된 복수의 벤트 홀을 포함하는 인쇄회로기판,
복수의 입력 채널과 하나의 출력 채널을 포함하며, 상기 복수의 입력 채널 중 어느 하나를 상기 출력 채널과 연결하는 멀티플렉서,
상기 복수의 벤트 홀 중 대응하는 벤트 홀 상에 각각 배치되며, 제1 전압을 공급하는 제1 전원과 상기 복수의 입력 채널 사이에 각각 연결되는 복수의 서미스터,
상기 출력 채널에 연결되는 일단과 상기 제1 전압과 다른 제2 전압이 인가되는 타단을 포함하는 저항, 및
상기 저항의 일단에 연결되는 입력 단자를 포함하며, 상기 입력 단자로 입력되는 전압에 따라서 상기 복수의 셀의 셀 손상을 판정하는 제어기를 포함하는 배터리 관리 시스템. A printed circuit board comprising: a plurality of vent holes formed on a plurality of cells at positions corresponding to each of the plurality of cells;
A multiplexer including a plurality of input channels and an output channel, the multiplexer coupling one of the plurality of input channels to the output channel,
A plurality of thermistors respectively disposed on the corresponding vent holes of the plurality of vent holes and respectively connected between the plurality of input channels and a first power source for supplying a first voltage,
A resistor including one end connected to the output channel and the other end to which a second voltage different from the first voltage is applied,
And a controller that includes an input terminal connected to one end of the resistor and determines a cell damage of the plurality of cells according to a voltage input to the input terminal. 제7항에 있어서,
상기 제어기는, 상기 복수의 서미스터가 상기 출력 채널과 순차적으로 연결되도록 상기 멀티플렉서를 제어하며, 상기 멀티플렉서를 제어하는 제어 신호로부터 상기 복수의 서미스터 중 상기 멀티플렉서의 출력 채널과 연결되는 서미스터에 대응하는 셀을 식별하는 배터리 관리 시스템.8. The method of claim 7,
Wherein the controller controls the multiplexer so that the plurality of thermistors are sequentially connected to the output channel and selects a cell corresponding to a thermistor connected to the output channel of the multiplexer among the plurality of thermistors from a control signal for controlling the multiplexer Identify the battery management system. 제8항에 있어서,
상기 제어기는 셀 손상이 검출되면 상기 복수의 셀과 충전 장치 또는 상기 복수의 셀과 부하 사이의 연결을 차단하도록 고전압 스위치 또는 퓨즈를 제어하는 배터리 관리 시스템.9. The method of claim 8,
Wherein the controller controls the high voltage switch or the fuse to block the connection between the plurality of cells and the charging device or the plurality of cells and the load when a cell damage is detected.
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