KR20200051307A - Battery management system and operating method thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a battery management device comprising: a transistor and a resistor connected in series between a first node of a first channel and a second node of the first channel; a first analog-to-digital converter which outputs a digital value corresponding to a voltage difference between voltage of the first node of the first channel and voltage of the second node of the first channel; and a second analog-to-digital converter which outputs a digital value corresponding to a voltage difference between voltage of the first node of a second channel and voltage of the second node of the second channel.

Description

배터리 관리 장치 및 그것의 동작 방법{BATTERY MANAGEMENT SYSTEM AND OPERATING METHOD THEREOF}BATTERY MANAGEMENT SYSTEM AND OPERATING METHOD THEREOF}

본 발명은 배터리 관리 장치 및 그것의 동작 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a battery management device and a method of operation thereof.

BMS(battery management system)는 전기자동차에 적용되는 배터리는 전기적인 에너지를 저장하고 필요 시 방전 과정을 통해서 차량의 동력원으로 사용될 수 있도록 하며, 제동 시 버려지는 에너지를 전기에너지로 회생하여 저장하는 역할을 담당한다. 전기자동차의 구동에 따른 다양한 에너지 흐름을 효과적으로 사용될 수 있도록 시스템화한 것이다. 전기자동차에서 BMS는 배터리의 냉각성능을 제어하고 차량운행에 필요한 배터리의 충전상태(SOC, state of charge), 최대 충전 및 방전 파워, 각종 경고 및 결함에 의한 정보를 실시간으로 관리하고 통제하여 배터리의 최적 동작환경을 조성하는 것이 주된 목적이다. 뿐만 아니라 배터리의 충방전 동작 시 과충전 및 과방전 등과 같은 배터리에 손상을 줄 수 있는 상황을 미연에 방지하여 배터리의 수명(state of health)을 연장시키는 기능도 담당하며 배터리로부터 수집된 다양한 정보를 이용하여 배터리 정보를 제공하는 것도 담당한다.BMS (battery management system) is a battery applied to an electric vehicle that stores electrical energy and can be used as a power source for a vehicle through a discharge process if necessary, and serves to regenerate and store the energy that is wasted during braking as electrical energy. In charge. It is a system to effectively use various energy flows according to the operation of an electric vehicle. In an electric vehicle, the BMS controls the cooling performance of the battery and manages and controls the information of the battery's state of charge (SOC), maximum charge and discharge power, and various warnings and defects in real time necessary for vehicle operation. The main purpose is to create an optimal operating environment. In addition, it prevents the situation that can damage the battery, such as overcharging and overdischarging, during the charging and discharging operation of the battery. It also functions to extend the state of health of the battery and uses various information collected from the battery. It is also responsible for providing battery information.

등록특허: 10-1858321, 등록일: 2015년 12월 14일, 제목: 샐 밸런싱 회로의 고장 진단 장치 및 방법.Patent registered: 10-1858321, Registration date: December 14, 2015, Title: Fault diagnosis device and method of sal balancing circuit. 등록특허: 10-1679959, 등록일: 2015년 3월 16일, 제목: 고전압 배터리 과충전 방지 장치를 이용한 셀 밸런싱 시스템.Patent registration: 10-1679959, Registration date: March 16, 2015, Title: Cell balancing system using a high voltage battery overcharge protection device. 등록특허: 10-1589198, 등록일: 2013년 2월 19일, 제목: 셀 밸런싱 회로의 고장 진단 장치 및 방법.Patent: 10-1589198, Registration date: February 19, 2013, Title: A device and method for diagnosing a fault in a cell balancing circuit.

본 발명의 목적은 셀 밸런싱과 센싱을 동시에 진행하는 배터리 관리 장치 및 그것의 동작 방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a battery management device and an operation method thereof that simultaneously perform cell balancing and sensing.

본 발명의 실시 예에 따른 배터리 관리 장치는, 제 1 채널의 제 1 노드와 상기 제 1 채널의 제 2 노드 사이에 직렬 연결된 트랜지스터 및 저항; 상기 1 채널의 제 1 노드의 전압과 상기 제 1 채널의 제 2 노드의 전압 차이에 대응하는 디지털 값을 출력하는 제 1 아날로그 디지털 변환기; 및 제 2 채널의 제 1 노드의 전압과 상기 제 2 채널의 제 2 노드의 전압 차이에 대응하는 디지털 값을 출력하는 제 2 아날로그 디지털 변환기를 포함할 수 있다.A battery management apparatus according to an embodiment of the present invention includes a transistor and a resistor connected in series between a first node of a first channel and a second node of the first channel; A first analog-to-digital converter for outputting a digital value corresponding to a voltage difference between the voltage of the first node of the first channel and the voltage of the second node of the first channel; And a second analog-to-digital converter that outputs a digital value corresponding to a voltage difference between the voltage of the first node of the second channel and the voltage of the second node of the second channel.

실시 예에 있어서, 상기 제 1 채널의 제 1 노드와 상기 제 2 채널의 제 1 노드는 배터리 모듈의 어느 하나의 배터리 셀의 음전압단에 연결된 제 1 노드에 공통으로 연결되고, 상기 제 1 채널의 제 2 노드와 상기 제 2 채널의 제 2 노드는 상기 어느 하나의 배터리 셀의 양전압단에 연결된 제 2 노드에 공통으로 연결되는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the first node of the first channel and the first node of the second channel are commonly connected to a first node connected to a negative voltage terminal of any one battery cell of the battery module, and the first channel It characterized in that the second node and the second node of the second channel are commonly connected to a second node connected to the positive voltage terminal of any one of the battery cells.

실시 예에 있어서, 상기 제 1 아날로그 디지털 변환기는 밸런싱 동작에 이용되는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the first analog-to-digital converter is characterized by being used for a balancing operation.

실시 예에 있어서, 제 2 아날로그 디지털 변환기는 셀 센싱 동작에 이용되는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the second analog-to-digital converter is used for cell sensing operation.

실시 예에 있어서, 밸런싱 동작을 수행하면서 셀 센싱 동작이 동시에 수행되는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the cell sensing operation is performed simultaneously while performing the balancing operation.

실시 예에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 아날로그 디지털 변환기들의 출력값들을 이용하여 와이어 결선 진단 동작이 수행되는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the wire connection diagnosis operation is performed using the output values of the first and second analog-to-digital converters.

실시 예에 있어서, 상기 제 1 아날로그 디지털 변환기의 출력값과 상기 제 2 아날로그 디지털 변환기의 출력값의 차이가 기준값 미만일 때 와이어 결선 상태는 정상이라고 판별되는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, when the difference between the output value of the first analog-to-digital converter and the output value of the second analog-to-digital converter is less than a reference value, the wire connection state is determined to be normal.

실시 예에 있어서, 상기 제 1 아날로그 디지털 변환기의 출력값과 상기 제 2 아날로그 디지털 변환기의 출력값의 차이가 기준값 이상일 때 와이어 결선 상태는 고장 상태라고 판별하는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, when the difference between the output value of the first analog-to-digital converter and the output value of the second analog-to-digital converter is greater than or equal to a reference value, the wire connection state is determined to be a fault condition.

실시 예에 있어서, 밸런싱 동작을 수행하면서 상기 와이어 결선 진단 동작이 수행되는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the wire connection diagnosis operation is performed while performing a balancing operation.

본 발명의 실시 예에 따른 배터리 관리 장치의 동작 방법은: 점화 스위치가 온 될 때, 상기 배터리 관리 장치를 턴-온 시키는 단계; 제 1 채널의 제 1 노드와 상기 제 1 채널의 제 2 노드 사이에 직렬 연결된 트랜지스터 및 저항을 통하여 밸런싱 동작을 수행하는 단계; 및 상기 밸런싱 동작을 수행하면서, 제 2 채널의 제 1 노드와 상기 제 2 채널의 제 2 노드 사이의 전압을 센싱 함으로써 셀 센싱 동작을 수행하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 채널의 제 1 노드와 상기 제 2 채널의 제 1 노드는 배터리 모듈의 어느 하나의 배터리 셀의 음전압단에 연결된 제 1 노드에 공통으로 연결되고, 상기 제 1 채널의 제 2 노드와 상기 제 2 채널의 제 2 노드는 상기 어느 하나의 배터리 셀의 양전압단에 연결된 제 2 노드에 공통으로 연결되는 것을 특징으로 한다.An operation method of a battery management apparatus according to an embodiment of the present invention includes: when the ignition switch is turned on, turning on the battery management apparatus; Performing a balancing operation through a transistor and a resistor connected in series between the first node of the first channel and the second node of the first channel; And performing a cell sensing operation by sensing the voltage between the first node of the second channel and the second node of the second channel while performing the balancing operation, and the first node of the first channel. The first node of the second channel is commonly connected to the first node connected to the negative voltage terminal of any one battery cell of the battery module, and the second node of the first channel and the second node of the second channel are It is characterized in that it is commonly connected to a second node connected to the positive voltage terminal of any one of the battery cells.

실시 예에 있어서, 제 1 아날로그 디지털 변환기에서 상기 제 1 채널의 제 1 노드의 전압과 상기 제 1 채널의 제 2 노드의 전압의 차이값을 제 1 디지털 값으로 변환하는 단계; 및 제 2 아날로그 디지털 변환기에서 상기 제 2 채널의 제 1 노드의 전압과 상기 제 2 채널의 제 2 노드의 전압의 차이값을 제 2 디지털 값으로 변환하는 단계를 더 포함할 수 있다.In an embodiment, converting the difference value between the voltage of the first node of the first channel and the voltage of the second node of the first channel in a first analog-to-digital converter into a first digital value; And converting a difference value between the voltage of the first node of the second channel and the voltage of the second node of the second channel into a second digital value in the second analog-to-digital converter.

실시 예에 있어서, 상기 제 1 디지털 값과 상기 제 2 디지털 값의 차이가 기준값 미만인지를 판별하는 단계를 더 포함할 수 있다.In an embodiment, the method may further include determining whether a difference between the first digital value and the second digital value is less than a reference value.

실시 예에 있어서, 상기 제 1 디지털 값과 상기 제 2 디지털 값의 차이가 상기 기준값 미만일 때, 와이어 결선 상태는 정상 범위 상태인 것을 특징으로 한다.In an embodiment, when the difference between the first digital value and the second digital value is less than the reference value, the wire connection state is a normal range state.

실시 예에 있어서, 상기 제 1 디지털 값과 상기 제 2 디지털 값의 차이가 상기 기준값 이상일 때, 와이어 결선 상태는 고장 상태인 것을 특징으로 한다.In an embodiment, when the difference between the first digital value and the second digital value is greater than or equal to the reference value, the wire connection state is a fault condition.

본 발명의 실시 예에 따른 배터리 관리 장치 및 그것의 동작 방법은 셀 센싱회로와 밸런싱 회로의 분기점을 실제 셀의 최근접 위치에서 진행함으로써, 셀 밸런싱 중에 발생하는 전압 드랍을 최소화시킬 수 있다.The battery management apparatus and its operation method according to an embodiment of the present invention can minimize the voltage drop generated during cell balancing by advancing the branching point of the cell sensing circuit and the balancing circuit at the closest position of the actual cell.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 관리 장치 및 그것의 동작 방법은 전압이 드랍을 최소화시킴으로써, 셀 밸런싱을 진행하는 동안 셀 센싱을 진행하고, 그 결과로써 밸런싱 시간을 더 확보할 수 있다.In addition, the battery management apparatus and its operation method according to an embodiment of the present invention minimizes the voltage drop, thereby performing cell sensing during cell balancing, and as a result, further balancing time can be secured.

이하에 첨부되는 도면들은 본 실시 예에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 실시 예들을 제공한다. 다만, 본 실시예의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시 예로 구성될 수 있다.
도 1은 일반적인 배터리 관리 장치(10)를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 관리 장치(100)를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 관리 장치(100)의 동작 방법을 예시적으로 보여주는 흐름도이다.
The accompanying drawings are provided to help understand the present embodiment, and provide embodiments with detailed description. However, the technical features of the present embodiment are not limited to specific drawings, and the features disclosed in each drawing may be combined with each other to form a new embodiment.
1 is a view showing a general battery management device 10.
2 is a view exemplarily showing a battery management apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating an operation method of the battery management apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 도면들을 이용하여 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 내용을 명확하고 상세하게 기재할 것이다.Hereinafter, the contents of the present invention will be described clearly and in detail so that those skilled in the art of the present invention can easily implement the drawings using the drawings.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.The present invention can be applied to various changes and may have various forms, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific disclosure form, and it should be understood as including all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 혹은 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.The terms may be used for the purpose of distinguishing one component from other components. For example, the first component may be referred to as the second component without departing from the scope of the present invention, and similarly, the second component may also be referred to as the first component. When an element is said to be "connected" or "connected" to another component, it is understood that other components may be directly connected to or connected to the other component, but other components may exist in the middle. It should be. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that no other component exists in the middle.

구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 혹은 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.Other expressions describing the relationship between the components, such as “between” and “just between” or “neighboring to” and “directly neighboring to” should be interpreted similarly. Terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.

본 출원에서, "포함하다" 혹은 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 혹은 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 혹은 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 혹은 이들을 조합한 것들의 존재 혹은 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In this application, the terms "include" or "have" are intended to indicate the presence of a feature, number, step, action, component, part or combination thereof carried out, one or more other features or numbers. It should be understood that it does not preclude the existence or addition possibilities of, steps, actions, components, parts or combinations thereof. Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art to which the present invention pertains. Terms, such as those defined in the commonly used dictionary, should be interpreted as meanings consistent with meanings in the context of related technologies, and should not be interpreted as ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present application. .

도 1은 일반적인 배터리 관리 장치(10)를 보여주는 도면이다. 배터리 관리 장치(10)는 셀 밸런싱/센싱 장치를 포함할 수 있다. 배터리 관리 장치(10)는 아날로그 디지털 변환기(ADC2), 트랜지스터(T)와 저항(R)을 포함할 수 있다. 센 센싱 회로는 아날로그 디지털 변환기(ADC2)를 포함하고, 밸런싱 회로는 트랜지스터(T)와 저항(R)을 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 셀 센싱회로와 밸런싱회로가 병렬로 구성되고 있다. 1 is a view showing a general battery management device 10. The battery management device 10 may include a cell balancing / sensing device. The battery management device 10 may include an analog-to-digital converter (ADC2), a transistor (T), and a resistor (R). The sensing circuit includes an analog-to-digital converter ADC2, and the balancing circuit includes a transistor T and a resistor R. As shown in FIG. 1, a cell sensing circuit and a balancing circuit are configured in parallel.

배터리 모듈(20)의 분기점(C1, C0)이 제어기 또는 센싱 IC(integrated circuit) 내부에 존재한다. 이렇게 되면 실제 셀과 분기점까지 도선상에서 발행하는 저항 성분이 발생한다. 이 저항 성분은 셀 밸런싱을 진행할 때, 셀밸런싱 전류 * 저항 = 전압 드랍을 발생시킨다. 셀 밸런싱 중에는 전압 드랍이 발생하기 때문에 밸런싱 진행 중에 센싱을 하면 부정확한 값을 센싱 될 수 있다. 따라서 일반적인 배터리 관리 장치(10)는 밸런싱 중에서 센싱된 전압값을 SOC(state of charge) 등 계산에 사용 할 수 없다.The branch points C1 and C0 of the battery module 20 exist inside the controller or sensing integrated circuit (IC). In this case, a resistance component generated on the conducting wire up to the actual cell and the branch point is generated. This resistance component generates cell balancing current * resistance = voltage drop when performing cell balancing. Since voltage drop occurs during cell balancing, inaccurate values may be sensed if sensing is performed during balancing. Therefore, the general battery management apparatus 10 cannot use the sensed voltage value during the balancing to calculate the state of charge (SOC).

일반적인 Passive Type 셀 밸런싱 장치는 셀 밸런싱을 진행하는 중에 셀 전압 센싱을 진행하면, 센싱 와이어(wire)의 저항 성분으로 인해서 드랍(drop)된 전압이 센싱 되기 때문에, 셀 밸런싱과 센싱을 동시에 진행 할 수 없다. 이 때문에 밸런싱을 진행 할 수 있는 시간이 한정적이다.In a typical passive type cell balancing device, if cell voltage sensing is performed while cell balancing is in progress, since the dropped voltage is sensed due to the resistance component of the sensing wire, cell balancing and sensing can be performed simultaneously. none. For this reason, the time to perform balancing is limited.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 관리 장치(100)를 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 2를 참조하면, 배터리 관리 장치(100)는 제 1 아날로그 디지털 변환기(ADC1), 제 2 아날로그 디지털 변환기(ADC2), 트랜지스터(T) 및 저항(R)을 포함할 수 있다.2 is a view exemplarily showing a battery management apparatus 100 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the battery management apparatus 100 may include a first analog-to-digital converter ADC1, a second analog-to-digital converter ADC2, a transistor T, and a resistor R.

밸런싱 회로는 제 1 채널의 제 1 노드(B0)와 제 1 채널의 제 2 노드(B1) 사이에 직렬 연결된 트랜지스터(T)와 저항(R), 및 제 1 채널의 제 1 노드(B0)의 전압과 제 1 채널의 제 2 노드(B1)의 전압의 차이값을 디지털 값으로 변환하는 제 1 아날로그 디지털 변환기(ADC1)를 포함할 수 있다.The balancing circuit includes a transistor T and a resistor R connected in series between the first node B0 of the first channel and the second node B1 of the first channel, and the first node B0 of the first channel B0 of the first channel. It may include a first analog-to-digital converter (ADC1) for converting the difference between the voltage and the voltage of the second node (B1) of the first channel to a digital value.

실시 예에 있어서, 제 1 채널의 제 1 노드(B0)와 제 2 채널의 제 1 노드(C0)는 배터리 셀의 음전압단에 연결된 제 1 노드(N0)에 공통으로 연결될 수 있다. 실시 예에 있어서, 제 1 채널의 제 2 노드(B1)와 제 2 채널의 제 2 노드(C1)는 배터리 셀의 양전압단에 연결된 제 2 노드(N1)에 공통으로 연결될 수 있다.In an embodiment, the first node B0 of the first channel and the first node C0 of the second channel may be commonly connected to the first node N0 connected to the negative voltage terminal of the battery cell. In an embodiment, the second node B1 of the first channel and the second node C1 of the second channel may be commonly connected to the second node N1 connected to the positive voltage terminal of the battery cell.

셀 센싱 회로는 제 2 채널의 제 1 노드(C0)의 전압과 제 2 채널의 제 2 노드(C1)의 전압의 차이값을 디지털 값으로 변환하는 제 2 아날로그 디지털 변환기(ADC2)를 포함할 수 있다.The cell sensing circuit may include a second analog-to-digital converter ADC2 that converts a difference value between the voltage of the first node C0 of the second channel and the voltage of the second node C1 of the second channel into a digital value. have.

실시 예에 있어서, 제 1 채널과 제 2 채널은 배터리 관리 장치(100)와 배터리 모듈(200) 사이에 와이어(wire)로 구현될 수 있다.In an embodiment, the first channel and the second channel may be implemented as a wire between the battery management device 100 and the battery module 200.

본 발명의 실시 예에 따른 배터리 관리 장치(100)는 셀 센싱 회로와 밸런싱 회로의 분기점을 배터리 모듈(200)의 내부의 실제 셀의 최근접 위치(N0 혹은 N1)에서 진행할 수 있다. 이로써, 본 발명의 실시 에에 따른 배터리 관리 장치(100)는 셀밸런싱 중에 발생하는 전압 드랍을 최소화 시킬 수 있다. 전압이 드랍이 최소화 될 때, 셀밸런싱을 진행하는 동안 셀 센싱을 진행 할 수 있고, 밸런싱 시간을 기존 보다 더 확보할 수 있다.The battery management apparatus 100 according to an exemplary embodiment of the present invention may proceed to the branching point of the cell sensing circuit and the balancing circuit at the nearest position (N0 or N1) of the actual cell inside the battery module 200. Accordingly, the battery management apparatus 100 according to the embodiment of the present invention can minimize the voltage drop occurring during cell balancing. When the voltage drop is minimized, cell sensing can be performed while cell balancing is in progress, and the balancing time can be secured more than before.

일반적인 셀 밸런싱/센싱 장치는 와이어 결선 문제를 확인 하기 위해서는 밸런싱 전과 중에 셀 전압값을 비교하여, 밸런싱 중에 설정된 기준치 이상의 전압 드랍이 발생하여, 와이어 결선에 문제가 있는 것으로 판단한다.In order to check the wire connection problem, a general cell balancing / sensing device compares cell voltage values before and during balancing, and it is determined that there is a problem in wire connection due to a voltage drop above a set reference value during balancing.

반면에 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 관리 장치(100)는 제 1 및 제 2 아날로그 디지털 변환기들(ADC1/ADC2)에서 각각 센싱한 전압 값을 비교하여, 와이어 결선 상태를 판별할 수 있다. 만일, 정상적인 와이어 결선 상태라면, 두 변환 값들의 차이는 미비한 오차 이내에서 동일한 값이다. 반면에, 설정된 오차 이상의 차이가 발생한다면, 와이어 상태에 문제가 있는 것으로 판별될 수 있다.On the other hand, the battery management apparatus 100 according to an embodiment of the present invention may compare the voltage values sensed by the first and second analog-to-digital converters ADC1 / ADC2, respectively, and determine the wire connection state. If it is a normal wire connection state, the difference between the two conversion values is the same value within a margin of error. On the other hand, if a difference more than the set error occurs, it may be determined that there is a problem with the wire state.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 관리 장치(100)의 동작 방법을 예시적으로 보여주는 흐름도이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 배터리 관리 장치(100)의 동작은 다음과 같이 진행될 수 있다.3 is a flowchart illustrating an operation method of the battery management apparatus 100 according to an embodiment of the present invention. 1 to 3, the operation of the battery management apparatus 100 may proceed as follows.

점화 스위치가 온 상태(IG ON)가 된다(S110). 배터리 관리 장치(BMS, 100)는 턴-온 될 수 있다(S120). BMS는 사전에 결정된 방식에 따란 배터리 모듈(200)의 배터리 셀에 대하여 센싱 동작을 수행하거나, 밸런싱 동작을 수행하거나, 고장 여부를 진단할 수 있다(S130).The ignition switch is turned on (IG ON) (S110). The battery management device (BMS, 100) may be turned on (S120). The BMS may perform a sensing operation, perform a balancing operation, or diagnose whether or not a failure occurs in a battery cell of the battery module 200 according to a predetermined method (S130).

배터리 관리 장치(100)는 제 1 및 제 2 아날로그 디지털 변환기들(ADC1, ADC2) 의 출력값들의 차이가 기준값 미만 인지를 판별함으로써 와이어의 정상 범위를 체크 할 수 있다(S140). 만일, 출력값들의 차이가 기준값 미만인 정상 범위라면, 와이어 정상 연결 상태가 통보될 수 있다(S150). 반면에, 출력값들의 차이가 기준값 이상일 때, 와이어 결선 상태로서 고장 진단이 통보될 수 있다(S160).The battery management apparatus 100 may check the normal range of the wire by determining whether the difference between the output values of the first and second analog-to-digital converters ADC1 and ADC2 is less than a reference value (S140). If the difference between the output values is a normal range that is less than the reference value, a normal wire connection state may be notified (S150). On the other hand, when the difference between the output values is greater than or equal to the reference value, a fault diagnosis may be notified as a wire connection state (S160).

본 발명의 실시 예에 따른 배터리 관리 장치의 동작 방법은 제 1 채널의 제 1 노드(B0)와 제 1 채널의 제 2 노드(B1) 사이에 직렬 연결된 트랜지스터(T) 및 저항(R)을 통하여 밸런싱 동작을 수행하고, 밸런싱 동작을 수행하면서, 제 2 채널의 제 1 노드(C0)와 제 2 채널의 제 2 노드(C1) 사이의 전압을 센싱 함으로써 셀 센싱 동작을 수행하고, 제 1 채널의 제 1 노드(B0)와 상기 제 2 채널의 제 1 노드(C0)는 배터리 모듈의 어느 하나의 배터리 셀의 음전압단에 연결된 제 1 노드(N0)에 공통으로 연결되고, 제 1 채널의 제 2 노드(B1)와 제 2 채널의 제 2 노드(C1)는 어느 하나의 배터리 셀의 양전압단에 연결된 제 2 노드(N1)에 공통으로 연결될 수 있다.The operation method of the battery management apparatus according to the embodiment of the present invention is through a transistor T and a resistor R connected in series between the first node B0 of the first channel and the second node B1 of the first channel. The cell sensing operation is performed by sensing a voltage between the first node C0 of the second channel and the second node C1 of the second channel while performing the balancing operation and performing the balancing operation. The first node B0 and the first node C0 of the second channel are commonly connected to the first node N0 connected to the negative voltage terminal of any one battery cell of the battery module, and the first node B0 The second node B1 and the second node C1 of the second channel may be commonly connected to the second node N1 connected to the positive voltage terminal of any one battery cell.

실시 예에 있어서, 제 1 아날로그 디지털 변환기(ADC1)는 제 1 채널의 제 1 노드(B0)의 전압과 상기 제 1 채널의 제 2 노드의 전압의 차이값을 제 1 디지털 값으로 변환할 수 있다. 실시 예에 있어서, 제 2 아날로그 디지털 변환기(ADC2)는 제 2 채널의 제 1 노드(C0)의 전압과 제 2 채널의 제 2 노드(C1)의 전압의 차이값을 제 2 디지털 값으로 변환할 수 있다. 여기서 제 1 디지털 값과 제 2 디지털 값의 차이가 기준값 미만일 때, 와이어 결선 상태는 정상 범위 상태이다. 반면에, 제 1 디지털 값과 상기 제 2 디지털 값의 차이가 기준값 이상일 때, 와이어 결선 상태는 고장 상태이다.In an embodiment, the first analog-to-digital converter ADC1 may convert a difference value between the voltage of the first node B0 of the first channel and the voltage of the second node of the first channel into a first digital value. . In an embodiment, the second analog-to-digital converter ADC2 converts a difference value between the voltage of the first node C0 of the second channel and the voltage of the second node C1 of the second channel into a second digital value. Can be. Here, when the difference between the first digital value and the second digital value is less than the reference value, the wire connection state is a normal range state. On the other hand, when the difference between the first digital value and the second digital value is greater than or equal to a reference value, the wire connection state is a failure state.

본 발명의 실시 예에 따른 배터리 관리 장치(100)는 고장 진단 동작이 밸런싱 진행 중에 가능하고, 진단을 위해 별도의 시퀀스를 필요치 않는다. 이로서 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 관리 장치(100)는 충분한 밸런싱 시간을 확보할 수 있다.In the battery management apparatus 100 according to an embodiment of the present invention, a fault diagnosis operation is possible during balancing, and a separate sequence is not required for diagnosis. As a result, the battery management apparatus 100 according to an embodiment of the present invention can secure a sufficient balancing time.

본 발명에 따른 단계들 및/또는 동작들은 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 수 있는 것과 같이, 다른 순서로, 또는 병렬적으로, 또는 다른 에포크(epoch) 등을 위해 다른 실시 예들에서 동시에 일어날 수 있다.The steps and / or operations according to the present invention may occur simultaneously in other embodiments, in different order, or in parallel, or in different embodiments for different epochs, etc., as can be understood by one skilled in the art. Can be.

실시 예에 따라서는, 단계들 및/또는 동작들의 일부 또는 전부는 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체에 저장된 명령, 프로그램, 상호작용 데이터 구조(interactive data structure), 클라이언트 및/또는 서버를 구동하는 하나 이상의 프로세서들을 사용하여 적어도 일부가 구현되거나 또는 수행될 수 있다. 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체는 예시적으로 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어, 및/또는 그것들의 어떠한 조합일 수 있다. 또한, 본 명세서에서 논의된 "모듈"의 기능은 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어, 및/또는 그것들의 어떠한 조합으로 구현될 수 있다.Depending on the embodiment, some or all of the steps and / or actions drive instructions, programs, interactive data structures, clients and / or servers stored in one or more non-transitory computer-readable media. At least some may be implemented or performed using one or more processors. The one or more non-transitory computer-readable media may illustratively be software, firmware, hardware, and / or any combination thereof. In addition, the functionality of the “module” discussed herein may be implemented in software, firmware, hardware, and / or any combination thereof.

본 발명의 실시 예들의 하나 이상의 동작들/단계들/모듈들을 구현/수행하기 위한 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체 및/또는 수단들은 ASICs(application-specific integrated circuits), 표준 집적 회로들, 마이크로 컨트롤러를 포함하는, 적절한 명령들을 수행하는 컨트롤러, 및/또는 임베디드 컨트롤러, FPGAs(field-programmable gate arrays), CPLDs(complex programmable logic devices), 및 그와 같은 것들을 포함할 수 있지만, 여기에 한정되지는 않는다. One or more non-transitory computer-readable media and / or means for implementing / performing one or more operations / steps / modules of embodiments of the present invention include application-specific integrated circuits (ASICs), standard integrated circuits, Controllers that perform appropriate instructions, including microcontrollers, and / or embedded controllers, field-programmable gate arrays (FPGAs), complex programmable logic devices (CPLDs), and the like. Does not.

한편, 상술 된 본 발명의 내용은 발명을 실시하기 위한 구체적인 실시 예들에 불과하다. 본 발명은 구체적이고 실제로 이용할 수 있는 수단 자체뿐 아니라, 장차 기술로 활용할 수 있는 추상적이고 개념적인 아이디어인 기술적 사상을 포함할 것이다.Meanwhile, the above-described contents of the present invention are only specific embodiments for carrying out the invention. The present invention will include technical ideas that are abstract and conceptual ideas that can be utilized as future technologies, as well as specific and practically available means themselves.

10, 100: 배터리 관리 장치
ADC1, ADC2: 아날로그 디지털 변환기
R: 저항
T: 트랜지스터
10, 100: battery management device
ADC1, ADC2: Analog to digital converter
R: resistance
T: Transistor

Claims (14)

제 1 채널의 제 1 노드와 상기 제 1 채널의 제 2 노드 사이에 직렬 연결된 트랜지스터 및 저항;
상기 1 채널의 제 1 노드의 전압과 상기 제 1 채널의 제 2 노드의 전압 차이에 대응하는 디지털 값을 출력하는 제 1 아날로그 디지털 변환기;
제 2 채널의 제 1 노드의 전압과 상기 제 2 채널의 제 2 노드의 전압 차이에 대응하는 디지털 값을 출력하는 제 2 아날로그 디지털 변환기를 포함하는 배터리 관리 장치.
A transistor and a resistor connected in series between the first node of the first channel and the second node of the first channel;
A first analog-to-digital converter for outputting a digital value corresponding to a voltage difference between the voltage of the first node of the first channel and the voltage of the second node of the first channel;
And a second analog-to-digital converter that outputs a digital value corresponding to a voltage difference between the voltage of the first node of the second channel and the voltage of the second node of the second channel.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 채널의 제 1 노드와 상기 제 2 채널의 제 1 노드는 배터리 모듈의 어느 하나의 배터리 셀의 음전압단에 연결된 제 1 노드에 공통으로 연결되고,
상기 제 1 채널의 제 2 노드와 상기 제 2 채널의 제 2 노드는 상기 어느 하나의 배터리 셀의 양전압단에 연결된 제 2 노드에 공통으로 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
According to claim 1,
The first node of the first channel and the first node of the second channel are commonly connected to a first node connected to a negative voltage terminal of any one battery cell of the battery module,
And a second node of the first channel and a second node of the second channel are commonly connected to a second node connected to a positive voltage terminal of the one battery cell.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 아날로그 디지털 변환기는 밸런싱 동작에 이용되는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
According to claim 1,
The first analog-to-digital converter is a battery management device, characterized in that used in the balancing operation.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 아날로그 디지털 변환기는 셀 센싱 동작에 이용되는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
According to claim 1,
The second analog-to-digital converter is a battery management device, characterized in that used in the cell sensing operation.
제 1 항에 있어서,
밸런싱 동작을 수행하면서 셀 센싱 동작이 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
According to claim 1,
Battery management device, characterized in that the cell sensing operation is performed simultaneously while performing a balancing operation.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 아날로그 디지털 변환기들의 출력값들을 이용하여 와이어 결선 진단 동작이 수행되는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
According to claim 1,
A battery management device, characterized in that a wire connection diagnosis operation is performed using the output values of the first and second analog-to-digital converters.
제 6 항에 있어서,
상기 제 1 아날로그 디지털 변환기의 출력값과 상기 제 2 아날로그 디지털 변환기의 출력값의 차이가 기준값 미만일 때 와이어 결선 상태는 정상이라고 판별되는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
The method of claim 6,
A battery management device characterized in that the wire connection state is determined to be normal when the difference between the output value of the first analog-to-digital converter and the output value of the second analog-to-digital converter is less than a reference value.
제 6 항에 있어서,
상기 제 1 아날로그 디지털 변환기의 출력값과 상기 제 2 아날로그 디지털 변환기의 출력값의 차이가 기준값 이상일 때 와이어 결선 상태는 고장 상태라고 판별하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
The method of claim 6,
And a difference between the output value of the first analog-to-digital converter and the output value of the second analog-to-digital converter is greater than or equal to a reference value.
제 6 항에 있어서,
밸런싱 동작을 수행하면서 상기 와이어 결선 진단 동작이 수행되는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
The method of claim 6,
The battery management apparatus, characterized in that the wire connection diagnosis operation is performed while performing a balancing operation.
배터리 관리 장치의 동작 방법에 있어서:
점화 스위치가 온 될 때, 상기 배터리 관리 장치를 턴-온 시키는 단계;
제 1 채널의 제 1 노드와 상기 제 1 채널의 제 2 노드 사이에 직렬 연결된 트랜지스터 및 저항을 통하여 밸런싱 동작을 수행하는 단계; 및
상기 밸런싱 동작을 수행하면서, 제 2 채널의 제 1 노드와 상기 제 2 채널의 제 2 노드 사이의 전압을 센싱 함으로써 셀 센싱 동작을 수행하는 단계를 포함하고,
상기 제 1 채널의 제 1 노드와 상기 제 2 채널의 제 1 노드는 배터리 모듈의 어느 하나의 배터리 셀의 음전압단에 연결된 제 1 노드에 공통으로 연결되고,
상기 제 1 채널의 제 2 노드와 상기 제 2 채널의 제 2 노드는 상기 어느 하나의 배터리 셀의 양전압단에 연결된 제 2 노드에 공통으로 연결되는 것을 특징으로 하는 방법.
In the operation method of the battery management device:
When the ignition switch is turned on, turning on the battery management device;
Performing a balancing operation through a transistor and a resistor connected in series between the first node of the first channel and the second node of the first channel; And
And performing the cell sensing operation by sensing the voltage between the first node of the second channel and the second node of the second channel while performing the balancing operation,
The first node of the first channel and the first node of the second channel are commonly connected to a first node connected to a negative voltage terminal of any one battery cell of the battery module,
The method of claim 1, wherein the second node of the first channel and the second node of the second channel are commonly connected to a second node connected to a positive voltage terminal of the one battery cell.
제 10 항에 있어서,
제 1 아날로그 디지털 변환기에서 상기 제 1 채널의 제 1 노드의 전압과 상기 제 1 채널의 제 2 노드의 전압의 차이값을 제 1 디지털 값으로 변환하는 단계; 및
제 2 아날로그 디지털 변환기에서 상기 제 2 채널의 제 1 노드의 전압과 상기 제 2 채널의 제 2 노드의 전압의 차이값을 제 2 디지털 값으로 변환하는 단계를 더 포함하는 방법.
The method of claim 10,
Converting a difference value between a voltage of a first node of the first channel and a voltage of a second node of the first channel in a first analog-to-digital converter to a first digital value; And
And converting the difference value between the voltage of the first node of the second channel and the voltage of the second node of the second channel into a second digital value in the second analog-to-digital converter.
제 11 항에 있어서,
상기 제 1 디지털 값과 상기 제 2 디지털 값의 차이가 기준값 미만인지를 판별하는 단계를 더 포함하는 방법.
The method of claim 11,
And determining whether the difference between the first digital value and the second digital value is less than a reference value.
제 12 항에 있어서,
상기 제 1 디지털 값과 상기 제 2 디지털 값의 차이가 상기 기준값 미만일 때, 와이어 결선 상태는 정상 범위 상태인 것을 특징으로 하는 방법.
The method of claim 12,
When the difference between the first digital value and the second digital value is less than the reference value, the wire connection state is a normal range state.
제 12 항에 있어서,
상기 제 1 디지털 값과 상기 제 2 디지털 값의 차이가 상기 기준값 이상일 때, 와이어 결선 상태는 고장 상태인 것을 특징으로 하는 방법.
The method of claim 12,
When the difference between the first digital value and the second digital value is greater than or equal to the reference value, the wire connection state is a failure state.
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