KR20210040724A

KR20210040724A - 배터리 관리 장치

Info

Publication number: KR20210040724A
Application number: KR1020190123403A
Authority: KR
Inventors: 송현진
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2019-10-04
Filing date: 2019-10-04
Publication date: 2021-04-14
Also published as: CN114303273A; EP4024070A1; JP2022542913A; WO2021066357A1; US20220317206A1; JP7424592B2; EP4024070A4

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치는 배터리 셀과 연결되고, 내부에 구비된 복수의 스위치의 동작 상태에 따라 상기 배터리 셀에서 출력되는 직류 전류가 교류 전류로 변환되어 출력되도록 구성된 인버터; 상기 인버터에서 변환된 교류 전류가 출력되는 진단 라인에 연결되고, 상기 진단 라인의 전압을 측정하고, 측정 결과를 출력하도록 구성된 측정부; 및 상기 진단 라인에 연결되는 복수의 커패시터가 구비되고, 상기 복수의 스위치의 동작 상태를 제어하며, 상기 측정부에서 출력된 측정 결과를 수신하고, 수신한 측정 결과에 기반하여 상기 복수의 커패시터의 상태를 진단하도록 구성된 제어부를 포함한다.

Description

배터리 관리 장치{APPARATUS FOR MANAGING BATTERY}

본 발명은 배터리 관리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 제어부의 내부에 구비된 커패시터의 상태를 진단하는 배터리 관리 장치에 관한 것이다.

최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 배터리에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

현재 상용화된 배터리로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 배터리 등이 있는데, 이 중에서 리튬 배터리는 니켈 계열의 배터리에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.

한편, 배터리가 포함된 배터리 팩에는 배터리에서 출력되는 직류전원을 평활화하기 위한 커패시터가 구비될 수 있다. 즉, 이 커패시터는 직류링크 커패시터 또는 평활용 커패시터로서, 직류전원을 일정 레벨로 평활화할 수 있다.

다만, 이러한 평활용 커패시터는 열화로 인한 고장이 빈번하기 때문에, 평활용 커패시터의 상태를 정확하게 진단하는 것이 중요하다.

종래에는 전동기에 전원제공부로부터 제공되는 직류전원을 일정한 크기로 제어하고, 직류링크 전압이 소정 전압에 도달한 경우 전동기의 저항에서 소모하는 전력과 전원제공부에서 소모하는 전력 및 인버터의 스위칭 손실전력을 고려하여, 직류링크 커패시턴스의 변화율을 추정하고, 이를 이용하여 직류링크 커패시터의 열화 정도를 진단하는 발명이 개시되었다(특허문헌 1).

그러나, 특허문헌 1에서는 커패시턴스 측정을 위해 전동기를 통해 직류링크 커패시터를 방전하게 되는데, 이를 위해 전동기를 정지시켜야 하고, 인버터에 대한 전원차든을 위해 시스템을 정지하여야 하므로, 커패시터의 열화를 자주 측정하기에는 어려운 문제점이 있다. 또한, 커패시턴스 초기값 측정 후 전동기가 다른 전동기로 교체되면 부하에서 소모되는 전력이 달라지므로, 오차가 발생할 수 있는 문제점이 있다.

KR 10-1327591 B1

본 발명은, 교류 전류를 인가시켜 제어부의 내부에 구비된 커패시터의 상태를 진단하는 배터리 관리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 배터리 관리 장치는 배터리 셀과 연결되고, 내부에 구비된 복수의 스위치의 동작 상태에 따라 상기 배터리 셀에서 출력되는 직류 전류가 교류 전류로 변환되어 출력되도록 구성된 인버터; 상기 인버터에서 변환된 교류 전류가 출력되는 진단 라인에 연결되고, 상기 진단 라인의 전압을 측정하고, 측정 결과를 출력하도록 구성된 측정부; 및 상기 진단 라인에 연결되는 복수의 커패시터가 구비되고, 상기 복수의 스위치의 동작 상태를 제어하며, 상기 측정부에서 출력된 측정 결과를 수신하고, 수신한 측정 결과에 기반하여 상기 복수의 커패시터의 상태를 진단하도록 구성된 제어부를 포함할 수 있다.

상기 인버터는, 상기 배터리 셀이 연결되고, 상기 복수의 스위치 및 복수의 1차 코일이 직렬로 배치된 제1 단위 회로; 및 상기 진단 라인과 연결되고, 상기 복수의 1차 코일에 대응되는 2차 코일이 배치된 제2 단위 회로를 포함하도록 구성될 수 있다.

상기 복수의 스위치는, 제1 스위치 및 제2 스위치를 포함할 수 있다.

상기 제어부는, 소정의 주기에 따라 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 동작 상태를 교차 제어하도록 구성될 수 있다.

상기 측정부는, 상기 제어부로부터 측정 명령을 수신하면, 상기 진단 라인 상에 구비된 션트 저항의 양단 전압을 측정하고, 측정된 양단 전압 간의 차이를 산출하도록 구성될 수 있다.

상기 제어부는, 동작 상태에 따라 상기 복수의 커패시터 중 상기 진단 라인에 연결되는 커패시터가 선택되도록 형성된 제3 스위치를 포함하고, 상기 제3 스위치의 동작 상태를 제어하여 상기 복수의 커패시터 각각의 상태를 진단하도록 구성될 수 있다.

상기 제어부는, 상기 수신한 측정 결과가 참조값과 소정의 차이가 나는 경우, 상기 제3 스위치의 동작 상태를 제어하도록 구성될 수 있다.

상기 제어부는, 상기 복수의 커패시터 중 소정의 커패시터가 상기 진단 라인에 연결되도록 상기 제3 스위치의 동작 상태를 제어한 후, 상기 교류 전류가 출력되도록 상기 복수의 스위치의 동작 상태를 제어하며, 상기 측정부로부터 수신한 재측정 결과에 기반하여 상기 소정의 커패시터의 상태를 진단하도록 구성될 수 있다.

상기 배터리 셀은, 복수 구비될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 관리 장치는 복수의 배터리 셀과 상기 인버터 사이에 연결되고, 상기 제어부로부터 수신한 셀 선택 명령에 따라 상기 복수의 배터리 셀 중 상기 인버터에게 연결되는 배터리 셀을 선택하도록 구성될 수 있다.

상기 제어부는, 상기 복수의 커패시터를 각각 포함하는 복수의 슬레이브 제어부; 및 상기 복수의 슬레이브 제어부와 연결되고, 상기 셀 선택부에게 상기 셀 선택 명령을 송신하는 마스터 제어부를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 배터리 관리 장치는 상기 인버터와 상기 복수의 슬레이브 제어부 사이에 연결되고, 상기 마스터 제어부로부터 수신한 슬레이브 선택 명령에 따라 상기 복수의 슬레이브 제어부 중 상기 진단 라인을 통해 상기 인버터에게 연결되는 슬레이브 제어부를 선택하도록 구성된 슬레이브 선택부를 더 포함할 수 있다.

상기 배터리 셀은, 복수 구비되고, 상기 인버터는, 복수의 배터리 셀 각각에 대응되도록 복수 구비될 수 있다.

상기 제어부는, 복수의 인버터 각각에 대응되고, 상기 복수의 커패시터가 각각 구비되도록 구성된 복수의 슬레이브 제어부; 및 상기 복수의 슬레이브 제어부와 연결되고, 상기 복수의 슬레이브 제어부 중 구비된 복수의 커패시터의 상태를 진단하는 슬레이브 제어부를 지정하도록 구성된 마스터 제어부를 포함하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 BMS는 본 발명에 따른 배터리 관리 장치를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 배터리 관리 장치는 본 발명에 따른 배터리 관리 장치를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 특별한 측정 장치가 구비되지 않더라도, 제어부 내부에 구비된 커패시터의 상태가 진단될 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 배터리 팩 내부의 간단한 회로 구성을 통해서 전류를 출력하는 배터리 셀 및 진단 대상 커패시터가 선택될 수 있으므로, 배터리 팩의 제조 시간 및 비용이 절감될 수 있는 특징이 있다.

또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 제어부의 내부에 복수의 커패시터가 구비되어, 제어부에 입력되는 신호의 손실이 효과적으로 방지될 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치가 포함된 배터리 팩을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치가 포함된 배터리 팩의 예시적 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터의 예시적 구성을 도시한 도면이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부의 예시적 구성을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 관리 장치가 포함된 배터리 팩의 예시적 구성을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 관리 장치가 포함된 배터리 팩의 예시적 구성을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 관리 장치가 포함된 배터리 팩의 예시적 구성을 도시한 도면이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어들은, 다양한 구성요소들 중 어느 하나를 나머지와 구별하는 목적으로 사용되는 것이고, 그러한 용어들에 의해 구성요소들을 한정하기 위해 사용되는 것은 아니다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 제어부와 같은 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)가 포함된 배터리 팩(1)을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)가 포함된 배터리 팩(1)의 예시적 구성을 도시한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 배터리 팩(1)은 배터리 셀(10) 및 배터리 관리 장치(100)를 포함할 수 있다. 여기서, 배터리 셀(10)은, 음극 단자와 양극 단자를 구비하며, 물리적으로 분리 가능한 하나의 독립된 셀을 의미한다. 일 예로, 파우치형 리튬 폴리머 셀 하나가 배터리 셀(10)로 간주될 수 있다.

배터리 관리 장치(100)는 인버터(110), 측정부(120) 및 제어부(130)를 포함할 수 있다.

인버터(110)는 배터리 셀(10)과 연결되고, 내부에 구비된 복수의 스위치의 동작 상태에 따라 상기 배터리 셀(10)에서 출력되는 직류 전류가 교류 전류로 변환되어 출력되도록 구성될 수 있다.

예컨대, 인버터(110)는 배터리 셀(10)에서 출력되는 직류 전류를 교류 전류로 변환시키는 DC-AC 인버터(110)일 수 있다.

구체적으로, 인버터(110)는 복수의 입력 단자와 복수의 출력 단자를 구비할 수 있다. 인버터(110)는 복수의 입력 단자에 연결된 라인을 통해 배터리 셀(10)과 연결될 수 있다. 그리고, 복수의 출력 단자에 연결된 라인을 통해 교류 전류가 출력될 수 있다.

예컨대, 도 2를 참조하면, 인버터(110)는 제1 입력 단자(i1)에 연결된 제1 라인(L1)을 통해 배터리 셀(10)의 양극 단자와 연결되고, 제2 입력 단자(i2)에 연결된 제2 라인(L2)을 통해 배터리 셀(10)의 음극 단자와 연결될 수 있다. 또한, 인버터(110)의 제1 출력 단자(O1)에 연결된 제1 진단 라인(DL1)과 제2 출력 단자(O2)에 연결된 제2 진단 라인(DL2)을 통해서 인버터(110)에 의해 변환된 교류 전류가 출력될 수 있다.

측정부(120)는 상기 인버터(110)에서 변환된 교류 전류가 출력되는 진단 라인에 연결되도록 구성될 수 있다.

또한, 측정부(120)는 상기 진단 라인의 전압을 측정하고, 측정 결과를 출력하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 측정부(120)는 진단 라인 상에 배치된 소정의 소자 양단의 전압을 측정하고, 측정한 결과를 출력할 수 있다.

제어부(130)는 상기 진단 라인에 연결되는 복수의 커패시터가 구비되도록 구성될 수 있다.

구체적으로, 전압이 입력되는 제어부(130)의 입력단 측에 복수의 커패시터가 배치될 수 있다. 여기서, 복수의 커패시터 각각은 서로 직렬로 연결될 수 있다. 즉, 복수의 커패시터는 제어부(130)에게 입력되는 전압에 포함된 노이즈를 제거하여, 상기 입력되는 전압을 평활화하도록 구성될 수 있다.

예컨대, 도 2를 참조하면, 제어부(130)의 내부에는 제1 커패시터(C1) 및 제2 커패시터(C2)가 구비될 수 있다. 제1 커패시터(C1)의 일단은 제1 진단 라인(DL1)에 연결되고, 타단은 제2 커패시터(C2)의 일단에 연결될 수 있다. 제2 커패시터(C2)의 타단은 제2 진단 라인(DL2)에 연결될 수 있다. 다만, 도 2의 실시예에서는 제1 커패시터(C1) 및 제2 커패시터(C2)의 상태를 진단하기 위하여, 제1 커패시터(C1) 및 제2 커패시터(C2)에 진단 라인만이 연결된 예시임을 유의한다. 즉, 제1 커패시터(C1) 및 제2 커패시터(C2)는 진단 라인뿐만 아니라 배터리 팩(1) 내부 또는 외부에서 제어부(130)로 전압을 인가하기 위해 제어부(130)의 입력단에 연결된 라인이라면 제한없이 연결될 수 있고, 제어부(130)로 입력되는 전압을 평활화할 수 있다.

또한, 제어부(130)의 내부에는 복수의 커패시터가 구비됨으로써, 복수의 커패시터 중 어느 하나의 상태가 정상 상태가 아니더라도, 제어부(130)로 입력되는 전압이 안정화될 수 있다. 따라서, 제어부(130)는 복수의 커패시터를 통해서 안정적인 전압을 입력받을 수 있다.

제어부(130)는 상기 복수의 스위치의 동작 상태를 제어하도록 구성될 수 있다.

구체적으로, 제어부(130)는 인버터(110) 내부에 구비된 복수의 스위치 각각과 연결되어, 연결된 라인을 통해 복수의 스위치 각각에게 제어 명령을 송신할 수 있다. 이 경우, 제어부(130)로부터 제어 명령을 수신한 스위치의 동작 상태가 턴-온 상태 또는 턴-오프 상태로 제어될 수 있다.

제어부(130)는 상기 측정부(120)에서 출력된 측정 결과를 수신하도록 구성될 수 있다.

바람직하게, 제어부(130)와 측정부(120)는 유선으로 연결될 수 있다. 그리고, 제어부(130)는 측정부(120)가 측정한 측정 결과를 연결된 라인을 통해서 수신할 수 있다.

예컨대, 도 2의 실시예에서, 제어부(130)는 측정부(120)와 연결된 라인을 통해서, 측정부(120)가 진단 라인의 전압을 측정한 측정 결과를 수신하도록 구성될 수 있다.

제어부(130)는 수신한 측정 결과에 기반하여 상기 복수의 커패시터의 상태를 진단하도록 구성될 수 있다.

구체적으로, 측정부(120)는 측정한 결과를 디지털 신호로 변환하고, 변환된 디지털 신호를 제어부(130)로 송신할 수 있다. 제어부(130)는 측정부(120)로부터 변환된 디지털 신호를 수신하고, 이를 판독하여 측정부(120)가 측정한 측정 결과를 획득할 수 있다. 그리고, 제어부(130)는 획득한 측정 결과에 기반하여 복수의 커패시터의 상태가 정상 상태인지 여부를 진단할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)는 특별한 측정 장치가 구비되지 않더라도, 제어부(130) 내부에 구비된 커패시터의 상태를 진단할 수 있는 장점이 있다. 또한, 배터리 관리 장치(100)는 복수의 커패시터를 이용하여, 제어부(130)에게 인가되는 전압을 보다 효과적으로 안정화시킬 수 있는 장점이 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터(110)의 예시적 구성을 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 상기 인버터(110)는, 제1 단위 회로(111) 및 제2 단위 회로(112)를 포함하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 단위 회로(111) 및 제2 단위 회로(112)는 물리적으로 분리되도록 형성될 수 있다.

제1 단위 회로(111)는 상기 배터리 셀(10)이 연결되도록 형성될 수 있다.

구체적으로, 제1 단위 회로(111)는 인버터(110)의 제1 입력 단자(i1)에 연결되고, 인버터(110)의 제1 입력 단자(i1)에 배터리 셀(10)의 양극 단자와 연결된 제1 라인(L1)이 연결될 수 있다. 또한, 제1 단위 회로(111)는 인버터(110)의 제2 입력 단자(i2)에 연결되고, 인버터(110)의 제2 입력 단자(i2)에 배터리 셀(10)의 음극 단자와 연결된 제2 라인(L2)이 연결될 수 있다. 따라서, 제1 단위 회로(111)는 인버터(110)의 제1 입력 단자(i1) 및 제2 입력 단자(i2)를 통하여 제1 라인(L1) 및 제2 라인(L2)과 연결될 수 있다. 결과적으로 제1 단위 회로(111)는 배터리 셀(10)과 연결될 수 있다.

제1 단위 회로(111)는 상기 복수의 스위치 및 복수의 1차 코일(Primary coil)이 직렬로 배치되도록 구성될 수 있다.

즉, 복수의 스위치 및 복수의 1차 코일은 하나의 폐회로를 형성할 수 있다. 또한, 복수의 1차 코일은 같은 방향으로 감겨있을 수 있다.

구체적으로, 도 3을 참조하면, 제1 스위치(SW1)의 일단은 제2 스위치(SW2)의 일단과 연결되고, 타단은 제1 1차 코일(PC1)의 일단과 연결될 수 있다. 그리고, 제1 1차 코일(PC1)의 타단은 제2 1차 코일(PC2)의 일단과 연결될 수 있다. 제2 1차 코일(PC2)의 타단은 제2 스위치(SW2)의 타단과 연결될 수 있다.

그리고, 제1 1차 코일(PC1)의 타단과 제2 1차 코일(PC2)의 일단 사이에 연결된 라인이 인버터(110)의 제1 입력 단자(i1)와 연결되어, 제1 라인(L1)과 연결될 수 있다. 즉, 제1 1차 코일(PC1)의 타단과 제2 1차 코일(PC2)의 일단 사이에 연결된 라인이 배터리 셀(10)의 양극 단자와 연결될 수 있다.

또한, 제2 스위치(SW2)의 일단과 제1 스위치(SW1)의 일단 사이에 연결된 라인이 인버터(110)의 제2 입력 단자(i2)와 연결되어, 제2 라인(L2)과 연결될 수 있다. 즉, 제1 스위치(SW1)의 일단과 제2 스위치(SW2) 일단 사이에 연결된 라인이 배터리 셀(10)의 음극 단자와 연결될 수 있다.

이러한 회로적 연결 구성을 통해서, 인버터(110)에 구비된 제1 단위 회로(111)는 배터리 셀(10)과 연결되도록 구성될 수 있다.

제2 단위 회로(112)는 상기 진단 라인과 연결되도록 구성될 수 있다.

구체적으로, 제2 단위 회로(112)는 인버터(110)의 제1 출력 단자(O1)에 연결되어, 제1 출력 단자(O1)에 연결된 제1 진단 라인(DL1)과 연결될 수 있다. 또한, 제2 단위 회로(112)는 인버터(110)의 제2 출력 단자(O2)에 연결되어, 인버터(110)의 제2 출력 단자(O2)에 연결된 제2 진단 라인(DL2)과 연결될 수 있다. 따라서, 제2 단위 회로(112)는 인버터(110)의 제1 출력 단자(O1) 및 제2 출력 단자(O2)를 통하여 제1 진단 라인(DL1) 및 제2 진단 라인(DL2)과 연결될 수 있다. 결과적으로 제2 단위 회로(112)는 제어부(130)의 내부에 구비된 복수의 커패시터와 연결될 수 있다.

제2 단위 회로(112)는 상기 복수의 1차 코일에 대응되는 2차 코일(SC)이 배치될 수 있다.

도 3의 실시예를 참조하면, 복수의 1차 코일과 2차 코일(SC)은 서로 대향하도록 배치될 수 있다.

구체적으로, 2차 코일(SC)은 복수의 1차 코일에 의해 기전력이 유도될 수 있도록, 복수의 1차 코일과 대향하여 제2 단위 회로(112)에 배치될 수 있다. 즉, 복수의 1차 코일에 전류가 흐르면, 1차 코일에서 발생되는 자기장에 의해 2차 코일(SC)에 기전력이 유도될 수 있다.

바람직하게, 제2 단위 회로(112)에 배치된 2차 코일(SC)의 길이는 제1 단위 회로(111)에 배치된 1차 코일의 길이보다 길게 형성될 수 있다. 예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 단위 회로(112)에 배치된 2차 코일(SC)의 양단의 길이는 제1 단위 회로(111)에 배치된 제1 1차 코일(PC1)의 중앙에서부터 제2 1차 코일(PC2)의 중앙까지의 길이 이상일 수 있다.

또는, 바람직하게, 제2 단위 회로(112)에 배치된 2차 코일(SC)의 길이는 제1 단위 회로(111)에 배치된 복수의 1차 코일의 길이의 합보다 길게 형성될 수 있다. 예컨대, 제2 단위 회로(112)에 배치된 2차 코일(SC)의 양단의 길이는 제1 단위 회로(111)에 배치된 제1 1차 코일(PC1)의 일단에서부터 제2 1차 코일(PC2)의 타단까지의 길이 이상일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)는 복수의 스위치 및 복수의 코일을 포함하는 간단한 회로 구조의 인버터(110)를 포함하여, 배터리 팩(1)의 내부 구성을 간소화할 수 있으며, 배터리 셀(10)에서 출력된 직류 전류를 교류 전류로 용이하게 변환할 수 있는 장점이 있다.

도 3의 실시예를 참조하면, 상기 인버터(110)에 구비된 복수의 스위치는, 제1 스위치(SW1) 및 제2 스위치(SW2)를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 제어부(130)는, 소정의 주기에 따라 상기 제1 스위치(SW1) 및 상기 제2 스위치(SW2)의 동작 상태를 교차 제어하도록 구성될 수 있다.

예컨대, 제어부(130)에 의해 제1 스위치(SW1)의 상태가 턴-온 상태로 제어되면, 배터리 셀(10)에서 출력된 직류 전류가 제1 1차 코일(PC1) 및 제1 스위치(SW1)에 흐를 수 있다. 이 경우, 제1 1차 코일(PC1)에서 발생된 자기장에 의해 2차 코일(SC)에 유도기전력이 발생될 수 있다. 그리고, 발생된 유도기전력에 의해 2차 코일(SC)에서 직류 전류가 제1 진단 라인(DL1)을 향해 출력될 수 있다.

또한, 제어부(130)에 의해 제1 스위치(SW1)의 상태가 턴-오프 상태로 제어되고, 제2 스위치(SW2)의 상태가 턴-온 상태로 제어되면, 배터리 셀(10)에서 출력된 직류 전류가 제2 1차 코일(PC2) 및 제2 스위치(SW2)에 흐를 수 있다. 이 경우, 제2 1차 코일(PC2)에서 발생된 자기장에 의해 2차 코일(SC)에 유도기전력이 발생될 수 있다. 그리고, 발생된 유도기전력에 의해 2차 코일(SC)에서 직류 전류가 제2 진단 라인(DL2)을 향해 출력될 수 있다.

즉, 제1 1차 코일(PC1)과 제2 1차 코일(PC2)이 서로 같은 방향으로 감겨있기 때문에, 2차 코일(SC)에서 발생된 전류는 서로 다른 방향으로 출력될 수 있다.

따라서, 제어부(130)는 소정의 주기에 따라 제1 스위치(SW1)와 제2 스위치(SW2)의 동작 상태를 턴-온 상태 및 턴-오프 상태로 교차 제어하여, 복수의 커패시터에 교류 전류가 인가되게 할 수 있다. 여기서, 소정의 주기란 미리 설정된 주기로서, 복수의 커패시터의 상태를 정확하게 진단하기 위하여 배터리 팩(1) 또는 배터리 관리 장치(100)의 상태에 따라 변동되지 않는 고정값일 수 있다.

예컨대, 한 주기는 제1 스위치(SW1)의 동작 상태가 턴-오프 상태에서 턴-온 상태로 제어된 후, 다시 턴-오프 상태가 되고, 제2 스위치(SW2)의 동작 상태가 턴-오프 상태에서 턴-온 상태로 제어된 후, 다시 턴-오프 상태가 되는 시간을 의미할 수 있다. 즉, 한 주기는 제1 스위치(SW1)가 한번 닫히고 열린 후, 제2 스위치(SW2)가 한번 닫히고 열리는 시간을 의미할 수 있다. 따라서, 제어부(130)는 소정의 주기에 맞춰, 제1 스위치(SW1) 및 제2 스위치(SW2)의 상태를 교차 제어하여, 배터리 셀(10)에서 출력된 직류 전류를 교류 전류로 변환시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)는 별도의 교류 전원 소스가 구비되지 않더라도, 복수의 스위치의 동작 상태를 제어함으로써, 복잡하지 않은 구성을 이용하여 직류 전류를 교류 전류로 변환시킬 수 있는 장점이 있다.

상기 측정부(120)는, 상기 제어부(130)로부터 측정 명령을 수신하면, 상기 진단 라인 상에 구비된 션트 저항(SR)의 양단 전압을 측정하고, 측정된 양단 전압 간의 차이를 산출하도록 구성될 수 있다.

션트 저항(SR)은 제1 진단 라인(DL1) 및 제2 진단 라인(DL2) 중 적어도 하나에 배치될 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위하여, 션트 저항(SR)이 제1 진단 라인(DL1) 상에 배치된 것으로 설명한다. 그리고, 션트 저항(SR)의 저항값은 소정의 값으로, 제어부(130)의 내부 또는 제어부(130)가 참조할 수 있는 메모리에 미리 저장될 수 있다.

측정부(120)는 제어부(130)와 연결된 라인을 통해서 측정 명령을 수신할 수 있다. 예컨대, 제어부(130)는 제1 스위치(SW1)와 제2 스위치(SW2)의 동작 상태를 교차 제어하는 중에, 측정부(120)에게 측정 명령을 송신할 수 있다. 제어부(130)로부터 측정 명령을 수신하면, 측정부(120)는 션트 저항(SR)의 일단의 전압 및 타단의 전압을 측정할 수 있다.

그리고, 측정부(120)는 측정된 션트 저항(SR)의 일단의 전압과 타단의 전압 간의 차이를 구하여, 션트 저항(SR)에 의한 전압 강하값을 산출할 수 있다.

상기 제어부(130)는, 동작 상태에 따라 상기 복수의 커패시터 중 상기 진단 라인에 연결되는 커패시터가 선택되도록 형성된 제3 스위치(SW3)를 포함할 수 있다.

예컨대, 제어부(130)는 복수의 커패시터 각각을 진단 라인에 연결시킬 수 있는 제3 스위치(SW3)를 구비하고, 제3 스위치(SW3)의 동작 상태를 제어하여 복수의 커패시터 또는 복수의 커패시터 각각의 상태를 진단하도록 구성될 수 있다.

다른 예로, 제어부(130)는 보다 간단하게 구성된 제3 스위치(SW3)를 구비하고, 제3 스위치(SW3)의 동작 상태를 제어하여, 복수의 커패시터 또는 복수의 커패시터 중 일부 커패시터의 상태를 진단하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 제어부(130)는 복수의 커패시터의 상태를 진단한 진단 결과와 복수의 커패시터 중 일부 커패시터의 상태를 진단한 결과를 비교하여, 진단 라인에 연결되지 못한 커패시터의 상태를 진단하도록 구성될 수 있다.

제3 스위치(SW3)에 대해서는 도 4 내지 도 6을 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(130)의 예시적 구성을 도시한 도면이다.

구체적으로, 도 4는 제3 스위치(SW3)에 포함된 도전체가 제1 단자(t1) 및 제2 단자(t2)에 모두 연결되지 않은 예시를 도시한 도면이다. 도 5는 제3 스위치(SW3)에 포함된 도전체가 제1 단자(t1)에 연결된 예시를 도시한 도면이다. 도 6은 제3 스위치(SW3)에 포함된 도전체가 제2 단자(t2)에 연결된 예시를 도시한 도면이다. 여기서, 제3 스위치(SW3)에 포함된 도전체는 전도성을 갖는 물체로서, 예컨대, 평평한 형태로 형성된 철판일 수 있다.

도 5를 참조하면, 제어부(130)는 도전체가 제1 단자(t1)에 맞닿도록 제3 스위치(SW3)의 동작 상태를 제어하여, 진단 라인에 제1 커패시터(C1) 및 제2 커패시터(C2)가 모두 연결되게 할 수 있다.

또한, 도 6을 참조하면, 제어부(130)는 도전체가 제2 단자(t2)에 맞닿도록 제3 스위치(SW3)의 동작 상태를 제어하여, 진단 라인에 제1 커패시터(C1)가 연결되게 할 수 있다.

그리고, 제어부(130)는, 상기 제3 스위치(SW3)의 동작 상태를 제어하여 상기 복수의 커패시터 각각의 상태를 진단하도록 구성될 수 있다.

예컨대, 도 5를 참조하면, 제어부(130)는 도전체를 제1 단자(t1)에 맞닿게 제어함으로써, 제1 커패시터(C1) 및 제2 커패시터(C2)의 상태를 함께 진단할 수 있다.

다른 예로, 도 6을 참조하면, 즉, 제어부(130)는 도전체를 제2 단자(t2)에 맞닿게 제어함으로써, 제1 커패시터(C1)의 상태를 진단할 수 있다. 이 경우, 제어부(130)는 도 5의 실시예에서 진단한 제1 커패시터(C1) 및 제2 커패시터(C2)의 진단 결과와 도 6의 실시예에서 진단한 제1 커패시터(C1)의 진단 결과를 비교하여, 제2 커패시터(C2)의 상태를 진단할 수 있다.

즉, 앞서서 설명한 바와 같이, 제어부(130)는 제3 스위치(SW3), 특히, 제3 스위치(SW3)에 구비된 도전체의 동작 상태를 제어함으로써, 복수의 커패시터 중 일부 또는 전부를 진단 라인에 연결시킬 수 있다. 그리고, 제어부(130)는 인버터(110)에 구비된 복수의 스위치의 동작 상태를 제어하여, 진단 라인에 연결된 커패시터의 상태를 진단할 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)는, 복수의 커패시터 각각에 대한 진단 라인을 구비하고 있지 않더라도, 제3 스위치(SW3)와 같은 비교적 간단한 구성을 통해, 복수의 커패시터 각각의 상태를 간편하게 진단할 수 있는 장점이 있다.

상기 제어부(130)는, 상기 수신한 측정 결과가 참조값과 소정 수준 차이가 나는 경우, 상기 제3 스위치(SW3)의 동작 상태를 제어하도록 구성될 수 있다.

여기서, 참조값은 진단 라인에 연결된 커패시터의 수에 따라 설정될 수 있다. 즉, 참조값은 정상 상태인 하나 이상의 커패시터가 진단 라인에 연결되어 있을 때, 측정부(120)에 의해 측정된 션트 저항(SR)에 의한 전압 강하값일 수 있다. 따라서, 제어부(130)는 참조값과 수신한 측정 결과와 소정 수준 차이가 나는 경우, 내부에 구비된 커패시터의 상태를 진단할 수 있다.

또한, 여기서, 소정 수준이란, 배터리 팩(1)의 내부 또는 외부 요인에 의해 측정부(120)가 측정한 값이 정확하지 않을 경우를 대비하여 마련된 소정의 마진 구간일 수 있다.

예컨대, 소정 수준이란 참조값의 5%로 설정될 수 있다. 참조값이 3[uV]이라고 가정한다. 진단 라인에 복수의 커패시터가 연결되어 있고, 측정 결과가 참조값과 0.15[uV] 이상 차이가 나는 경우라면, 제어부(130)는 진단 라인에 연결된 복수의 커패시터의 상태가 정상 상태가 아니라고 판단할 수 있다.

한편, 션트 저항(SR)에 의한 전압 강하값은 하기의 수학식 1에 의해 설명될 수 있다.

[수학식 1]

여기서, Vd는 션트 저항(SR)에 의한 전압 강하값이고, I는 션트 저항(SR)에 흐르는 전류값이고, Rsr은 션트 저항(SR)의 저항값이다.

즉, 측정부(120)는 션트 저항(SR)의 양단 전압을 측정하고, 측정한 양단 전압의 차이를 산출하여, 션트 저항(SR)에 의한 전압 강하값(Vd)을 측정할 수 있다. 그리고, 제어부(130)는 측정부(120)로부터 션트 저항(SR)에 의한 전압 강하값(Vd)을 수신할 수 있다.

여기서, 션트 저항(SR)에 흐르는 전류값(I)는 하기의 수학식 2에 의해 설명될 수 있다.

[수학식 2]

여기서, I는 션트 저항(SR)에 흐르는 전류값이고, Vb는 배터리 셀(10)의 전압값이고, Xc는 진단 라인에 연결된 커패시터의 리엑턴스이다. 션트 저항(SR)의 저항값은 커패시터의 리엑턴스 보다 매우 작은 값이기 때문에, 션트 저항(SR)에 흐르는 전류값(I) 산출 시 영향을 주지 않는다.

즉, 션트 저항(SR)에 흐르는 전류값(I)은 진단 라인에 연결된 커패시터의 리엑턴스(Xc)에 영향을 받기 때문에, 또한, 제어부(130)는 측정부(120)에 의해 측정된 션트 저항(SR)에 의한 전압 강하값에 기반하여 내부에 구비된 커패시터의 상태를 진단할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)에 따르면, 션트 저항(SR)에 의한 전압 강하값에 기반하여, 복수의 커패시터의 상태가 신속하고, 간편하게 측정될 수 있다.

상기 제어부(130)는, 상기 복수의 커패시터 중 소정의 커패시터가 상기 진단 라인에 연결되도록 상기 제3 스위치(SW3)의 동작 상태를 제어하도록 구성될 수 있다.

예컨대, 도 6의 실시예와 같이, 제어부(130)는 도전체가 제2 단자(t2)에 맞닿도록 제3 스위치(SW3)의 동작 상태를 제어하여, 제1 커패시터(C1)가 진단 라인에 연결되도록 할 수 있다.

그리고 나서, 제어부(130)는 상기 교류 전류가 출력되도록 상기 복수의 스위치의 동작 상태를 제어하도록 구성될 수 있다. 즉, 제어부(130)는 진단 라인에 연결된 소정의 커패시터의 상태를 진단하기 위하여, 인버터(110)에 구비된 복수의 스위치의 동작 상태를 다시금 제어할 수 있다.

그리고, 제어부(130)는 측정부(120)에게 측정 명령을 송신할 수 있다. 이후, 제어부(130)는, 상기 측정부(120)로부터 수신한 재측정 결과에 기반하여 상기 소정의 커패시터의 상태를 진단하도록 구성될 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)가 포함된 배터리 팩(1)의 예시적 구성을 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 배터리 팩(1) 내부에서, 상기 배터리 셀(10)은 복수 구비될 수 있다. 예컨대, 배터리 팩(1)은 하나 이상의 배터리 셀(10)이 직렬 및/또는 병렬로 연결된 배터리 모듈을 포함할 수 있다.

그리고, 배터리 관리 장치(100)는 복수의 배터리 셀(10a, 10b, 10c)과 상기 인버터(110) 사이에 연결되는 셀 선택부(140)를 더 포함할 수 있다. 즉, 셀 선택부(140)는 배터리 모듈과 인버터(110) 사이에 연결될 수 있다.

예컨대, 도 7의 실시에에서, 셀 선택부(140)는 제1 센싱 라인(SL1) 및 제2 센싱 라인(SL2)을 통해 제1 배터리 셀(10a)과 연결되고, 제2 센싱 라인(SL2) 및 제3 센싱 라인(SL3)을 통해 제2 배터리 셀(10b)과 연결되며, 제3 센싱 라인(SL3) 및 제4 센싱 라인(SL4)을 통해 제3 배터리 셀(10c)과 연결될 수 있다.

또한, 셀 선택부(140)는 제1 라인(L1) 및 제2 라인(L2)을 통해서 인버터(110)와 연결될 수 있다.

그리고, 셀 선택부(140)는 상기 제어부(130)로부터 수신한 셀 선택 명령에 따라 상기 복수의 배터리 셀(10a, 10b, 10c) 중 상기 인버터(110)에게 연결되는 배터리 셀(10)을 선택하도록 구성될 수 있다.

따라서, 배터리 관리 장치(100)는 배터리 팩(1) 내부에 복수의 배터리 셀(10a, 10b, 10c)이 구비되더라도, 복수의 배터리 셀(10a, 10b, 10c) 각각과 인버터(110)를 연결할 수 있는 셀 선택부(140)를 더 포함할 수 있다. 따라서, 배터리 관리 장치(100)는 커패시터 상태 진단의 요구되는 전류를 복수의 배터리 셀(10a, 10b, 10c) 중에서 선택된 배터리 셀(10)로부터 제공받을 수 있기 때문에, 배터리 셀(10)의 용량 상태에 기반하여 커패시터의 상태 진단이 수행될 수 있다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)가 포함된 배터리 팩(1)의 예시적 구성을 도시한 도면이다.

도 8을 참조하면, 상기 제어부(130)는, 상기 복수의 커패시터를 각각 포함하는 복수의 슬레이브 제어부(131a, 131b, 131c); 및 상기 복수의 슬레이브 제어부(131a, 131b, 131c)와 연결되고, 상기 셀 선택부(140)에게 상기 셀 선택 명령을 송신하는 마스터 제어부(132)를 포함하도록 구성될 수 있다. 여기서, 마스터 제어부(132)는 복수의 슬레이브 제어부(131a, 131b, 131c) 각각을 제어하도록 구성될 수 있다.

그리고, 배터리 관리 장치(100)는 상기 인버터(110)와 상기 복수의 슬레이브 제어부(131a, 131b, 131c) 사이에 연결되는 슬레이브 선택부(150)를 더 포함할 수 있다.

예컨대, 도 8의 실시예에서, 슬레이브 선택부(150)는 제5 센싱 라인(SL5), 및 제6 센싱 라인(SL6)을 통해서 제1 슬레이브 제어부(131a)와 연결되고, 제7 센싱 라인(SL7) 및 제8 센싱 라인(SL8)을 통해서 제2 슬레이브 제어부(131b)와 연결되며, 제9 센싱 라인(SL9) 및 제10 센싱 라인(SL10)을 통해서 제3 슬레이브 제어부(131c)와 연결될 수 있다.

슬레이브 선택부(150)는 상기 마스터 제어부(132)로부터 수신한 슬레이브 선택 명령에 따라 상기 복수의 슬레이브 제어부(131a, 131b, 131c) 중 상기 진단 라인을 통해 상기 인버터(110)에게 연결되는 슬레이브 제어부를 선택하도록 구성될 수 있다. 또한, 도 8의 실시예에서, 셀 선택부(140)는 마스터 제어부(132)로부터 수신한 셀 선택 명령에 따라 복수의 배터리 셀(10a, 10b, 10c) 중 인버터(110)에게 연결되는 배터리 셀(10)을 선택하도록 구성될 수 있다.

즉, 마스터 제어부(132)는 슬레이브 선택부(150)를 통해서 내부에 구비된 커패시터를 진단할 수 있는 슬레이브 제어부를 선택하고, 셀 선택부(140)를 통해서 커패시터 진단에 요구되는 직류 전류를 공급할 배터리 셀(10)을 선택할 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)는 배터리 팩(1) 내부에 복수의 배터리 셀(10a, 10b, 10c) 및 복수의 슬레이브 제어부(131a, 131b, 131c)가 포함되더라도, 하나의 인버터(110)를 이용하여 복수의 슬레이브 제어부(131a, 131b, 131c) 내부에 구비된 복수의 커패시터(C1, C2, C3, C4, C5, C6)의 상태를 효율적으로 진단할 수 있는 장점이 있다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)가 포함된 배터리 팩(1)의 예시적 구성을 도시한 도면이다.

도 9를 참조하면, 상기 배터리 셀(10)은 복수 구비되고, 상기 인버터(110)는, 복수의 배터리 셀(10a, 10b, 10c) 각각에 대응되도록 복수 구비될 수 있다.

즉, 배터리 팩(1) 내부에는 배터리 셀(10)과 인버터(110)는 동일한 개수가 구비되어, 서로 하나씩 대응되도록 구성될 수 있다.

상기 제어부(130)는, 복수의 인버터(110a, 110b, 110c) 각각에 대응되고, 상기 복수의 커패시터가 각각 구비되도록 구성된 복수의 슬레이브 제어부(131a, 131b, 131c)를 포함할 수 있다. 즉, 배터리 팩(1) 내부에는 배터리 셀(10), 인버터(110) 및 슬레이브 제어부가 동일 개수 구비될 수 있다.

예컨대, 도 9의 실시예에서, 제1 인버터(110a)는 제1 입력 단자(i1), 제2 입력 단자(i2), 제1 출력 단자(O1) 및 제2 출력 단자(O2)를 포함할 수 있다. 그리고, 제2 인버터(110b)는 제3 입력 단자(i3), 제4 입력 단자(i4), 제3 출력 단자(O3) 및 제4 출력 단자(O4)를 포함할 수 있다. 또한, 제3 인버터(110c)는 제5 입력 단자(i5), 제6 입력 단자(i6), 제5 출력 단자(O5) 및 제6 출력 단자(O6)를 포함할 수 있다.

또한 제1 라인(L1)은 제1 입력 단자(i1)에 연결되고, 제2 라인(L2)은 제2 입력 단자(i2) 및 제3 입력 단자(i3)에 연결될 수 있다. 제3 라인(L3)은 제4 입력 단자(i4) 및 제5 입력 단자(i5)에 연결되고, 제4 라인(L4)은 제6 입력 단자(i6)에 연결될 수 있다.

또한, 제어부(130)는 상기 복수의 슬레이브 제어부(131a, 131b, 131c)와 연결되고, 상기 복수의 슬레이브 제어부(131a, 131b, 131c) 중 구비된 복수의 커패시터의 상태를 진단하는 슬레이브 제어부를 지정하도록 구성된 마스터 제어부(132)를 포함하도록 구성될 수 있다.

이 경우, 마스터 제어부(132)는 지정한 슬레이브 제어부에 연결된 진단 라인 상에 구비된 스위치의 동작 상태를 제어하여, 지정한 슬레이브 제어부 내부에 구비된 복수의 커패시터의 상태가 진단되도록 구성될 수 있다.

예컨대, 도 9의 실시예에서, 마스터 제어부(132)가 제1 슬레이브 제어부(131a)를 지정하였다면, 마스터 제어부(132)는 제1 슬레이브 제어부(131a)와 연결된 진단 라인 상에 구비된 제4 스위치(SW4)의 동작 상태를 턴-온 상태로 제어할 수 있다. 이 때, 마스터 제어부(132)에 의해 제5 스위치(SW5) 및 제6 스위치(SW6)의 동작 상태는 턴-오프 상태로 제어될 수 있다.

본 발명에 따른 배터리 관리 장치(1)는, BMS(Battery Management System)에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 BMS는, 상술한 배터리 관리 장치(1)를 포함할 수 있다. 이러한 구성에 있어서, 배터리 관리 장치(1)의 각 구성요소 중 적어도 일부는, 종래 BMS에 포함된 구성의 기능을 보완하거나 추가함으로써 구현될 수 있다. 예를 들어, 인버터(110), 측정부(120) 및 제어부(130) 등은 BMS의 구성요소로서 구현될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 배터리 관리 장치(1)는, 배터리 팩(1)에 구비될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 배터리 팩(1)은, 상술한 배터리 관리 장치(1) 및 하나 이상의 배터리 셀을 포함할 수 있다. 또한, 배터리 팩(1)은, 전장품(릴레이, 퓨즈 등) 및 케이스 등을 더 포함할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

또한, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니라, 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.

1: 배터리 팩
10: 배터리 셀
100: 배터리 관리 장치
110: 인버터
111: 제1 단위 영역
112: 제2 단위 영역
120: 측정부
130: 제어부
140: 셀 선택부
150: 슬레이브 선택부

Claims

배터리 셀과 연결되고, 내부에 구비된 복수의 스위치의 동작 상태에 따라 상기 배터리 셀에서 출력되는 직류 전류가 교류 전류로 변환되어 출력되도록 구성된 인버터;
상기 인버터에서 변환된 교류 전류가 출력되는 진단 라인에 연결되고, 상기 진단 라인의 전압을 측정하고, 측정 결과를 출력하도록 구성된 측정부; 및
상기 진단 라인에 연결되는 복수의 커패시터가 구비되고, 상기 복수의 스위치의 동작 상태를 제어하며, 상기 측정부에서 출력된 측정 결과를 수신하고, 수신한 측정 결과에 기반하여 상기 복수의 커패시터의 상태를 진단하도록 구성된 제어부를 포함하는 배터리 관리 장치.
제1항에 있어서,
상기 인버터는,
상기 배터리 셀이 연결되고, 상기 복수의 스위치 및 복수의 1차 코일이 직렬로 배치된 제1 단위 회로; 및
상기 진단 라인과 연결되고, 상기 복수의 1차 코일에 대응되는 2차 코일이 배치된 제2 단위 회로를 포함하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 스위치는, 제1 스위치 및 제2 스위치를 포함하고,
상기 제어부는,
소정의 주기에 따라 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 동작 상태를 교차 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
제1항에 있어서,
상기 측정부는,
상기 제어부로부터 측정 명령을 수신하면, 상기 진단 라인 상에 구비된 션트 저항의 양단 전압을 측정하고, 측정된 양단 전압 간의 차이를 산출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
동작 상태에 따라 상기 복수의 커패시터 중 상기 진단 라인에 연결되는 커패시터가 선택되도록 형성된 제3 스위치를 포함하고, 상기 제3 스위치의 동작 상태를 제어하여 상기 복수의 커패시터 각각의 상태를 진단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
제5항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 수신한 측정 결과가 참조값과 소정 수준 차이가 나는 경우, 상기 제3 스위치의 동작 상태를 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
제6항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 복수의 커패시터 중 소정의 커패시터가 상기 진단 라인에 연결되도록 상기 제3 스위치의 동작 상태를 제어한 후, 상기 교류 전류가 출력되도록 상기 복수의 스위치의 동작 상태를 제어하고, 상기 측정부로부터 수신한 재측정 결과에 기반하여 상기 소정의 커패시터의 상태를 진단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
제1항에 있어서,
상기 배터리 셀은, 복수 구비되고,
복수의 배터리 셀과 상기 인버터 사이에 연결되고, 상기 제어부로부터 수신한 셀 선택 명령에 따라 상기 복수의 배터리 셀 중 상기 인버터에게 연결되는 배터리 셀을 선택하도록 구성된 셀 선택부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
제8항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 복수의 커패시터를 각각 포함하는 복수의 슬레이브 제어부; 및
상기 복수의 슬레이브 제어부와 연결되고, 상기 셀 선택부에게 상기 셀 선택 명령을 송신하는 마스터 제어부를 포함하고,
상기 인버터와 상기 복수의 슬레이브 제어부 사이에 연결되고, 상기 마스터 제어부로부터 수신한 슬레이브 선택 명령에 따라 상기 복수의 슬레이브 제어부 중 상기 진단 라인을 통해 상기 인버터에게 연결되는 슬레이브 제어부를 선택하도록 구성된 슬레이브 선택부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
제1항에 있어서,
상기 배터리 셀은, 복수 구비되고,
상기 인버터는, 복수의 배터리 셀 각각에 대응되도록 복수 구비되며,
상기 제어부는,
복수의 인버터 각각에 대응되고, 상기 복수의 커패시터가 각각 구비되도록 구성된 복수의 슬레이브 제어부; 및
상기 복수의 슬레이브 제어부와 연결되고, 상기 복수의 슬레이브 제어부 중 구비된 복수의 커패시터의 상태를 진단하는 슬레이브 제어부를 지정하도록 구성된 마스터 제어부를 포함하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
제1항 내지 제10항 중 적어도 하나에 따른 배터리 관리 장치를 포함하는 배터리 팩.