KR20210051450A - 배터리 모듈의 충전라인 모니터링 방법 및 이를 이용한 배터리 관리 시스템 - Google Patents

배터리 모듈의 충전라인 모니터링 방법 및 이를 이용한 배터리 관리 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 배터리 관리 시스템은 충방전이 가능한 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈을 관리하는 시스템에 있어서, 상기 배터리 모듈의 충전을 위한 충전 라인 전압이 과전압 또는 저전압에 속하면 비정상으로 판단하고 정상 전압에 속하면 정상으로 판단하여 제1 판단 결과를 도출하는 메인 제어 회로; 및 상기 충전 라인 전압이 과전압 또는 저전압에 속하면 비정상으로 판단하고 정상 전압에 속하면 정상으로 판단하여 제2 판단 결과를 도출하고 상기 도출한 제2 판단 결과를 상기 메인 제어 회로에 전달하는 셀 모니터링 IC;를 포함하고, 상기 메인 제어 회로는, 상기 제1 판단 결과 및 제2 판단 결과를 종합하여 기 설정된 기준 정보에 따라 충전 라인 전압의 이상 여부를 진단한다.

Description

배터리 모듈의 충전라인 모니터링 방법 및 이를 이용한 배터리 관리 시스템 {Method for monitoring Charger of Battery Module and Battery Management System using the same}
본 발명은 배터리 모듈의 충전라인 모니터링 방법 및 이를 이용한 배터리 관리 시스템에 관한 것이다.
최근 노트북, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 증가하고, HEV(하이브리드 전기 차량) 및 PEV(순수 전기 차량)와 같은 전기 차량, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라 고성능 이차전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
이차 전지로 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지 등 다양한 이차 전지가 상용화되고 있으나, 충전/방전이 자유롭고 자가 방전율이 낮으며 에너지 밀도가 높은 리튬 이차 전지가 각광 받고 있다. 이차 전지는 고전압, 대용량의 전력 저장 장치를 제공하기 위해 복수의 이차 전지가 직렬/병렬 연결된 배터리 팩(이하, 배터리) 상태로 사용되는 경우가 많다.
배터리는 수백 회 또는 수천 회 정도의 충전/방전이 가능하지만 제조 이후 열화가 진행되므로 내구 연한이 있다. 하지만, 배터리는 내구 연한이 도달하기 전에도 다양한 원인에 의해 망가질 수 있고, 예를 들어, 충전 시 정전압 /정전류를 안정되게 유지할 수 있는 검증된 충전기를 사용하지 않는 경우 배터리는 노후화될 수 있다.
한편, 검증된 충전기를 사용하더라도 충전기 자체에 하자가 있거나 노후화 등의 원인으로 배터리에 안정적인 전류를 공급하지 못하는 경우, 배터리를 충전하는 충전회로에 심각한 스트레스를 주고 배터리를 노후화 시켜 사용기간을 단축시킬 수 있다.
본 발명은, 배터리를 충전할 때 충전 라인 전압의 과전압, 정상 전압, 저전압 여부를 MCU 및 ASIC에서 이중으로 검토하고 이중 검토결과를 기초로 충전 라인 전압의 이상 상태를 진단하는 배터리 모듈의 충전라인 모니터링 방법 및 이를 이용한 배터리 관리 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 특징에 따른 배터리 관리 시스템은, 충방전이 가능한 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈을 관리하는 시스템에 있어서, 상기 배터리 모듈의 충전을 위한 충전 라인 전압이 과전압 또는 저전압에 속하면 비정상으로 판단하고 정상 전압에 속하면 정상으로 판단하여 제1 판단 결과를 도출하는 메인 제어 회로; 및 상기 충전 라인 전압이 과전압 또는 저전압에 속하면 비정상으로 판단하고 정상 전압에 속하면 정상으로 판단하여 제2 판단 결과를 도출하고 상기 도출한 제2 판단 결과를 상기 메인 제어 회로에 전달하는 셀 모니터링 IC;를 포함하고, 상기 메인 제어 회로는, 상기 제1 판단 결과 및 제2 판단 결과를 종합하여 기 설정된 기준 정보에 따라 충전 라인 전압의 이상 여부를 진단한다.
상기 메인 제어 회로는, 상기 충전 라인 전압이 고전압 임계값을 초과하면 과전압, 저전압 임계값 미만이면 저전압, 고전압 임계값 이하이고 저전압 임계값 이상이면 정상 전압으로 판단할 수 있다.
상기 제1 판단 결과 및 제2 판단 결과는, 상기 충전 라인 전압의 정상/비정상 정보와 비정상의 원인인 과전압/저전압 정보를 포함할 수 있다.
상기 셀 모니터링 IC는, 상기 충전 라인 전압이 고전압 임계값을 초과하면 과전압, 저전압 임계값 미만이면 저전압, 고전압 임계값 이하이고 저전압 임계값 이상이면 정상 전압으로 판단하고, 상기 상기 셀 모니터링 IC의 고전압 임계값 및 저전압 임계값은, 상기 메인 제어 회로의 고전압 임계값 및 저전압 임계값과 상이할 수 있다.
상기 기준 정보는, 상기 제1 판단 결과 및 상기 제2 판단 결과 중 적어도 하나에 비정상 정보가 포함되면 상기 충전 라인 전압의 이상이 있는 것으로 진단하고 상기 제1 판단 결과 및 제2 판단 결과에 정상 정보가 포함되면 상기 충전 라인 전압의 이상이 없는 것으로 진단하도록 설정될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따른 배터리 모듈의 충전라인 모니터링 방법은, 충방전이 가능한 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈의 충전라인을 모니터링 하는 방법에 있어서, 상기 배터리 모듈의 충전을 위한 충전 라인 전압이 과전압 또는 저전압에 속하면 비정상으로 판단하고 정상 전압에 속하면 정상으로 판단하여 제1 판단 결과를 도출하는 단계; 상기 충전 라인 전압이 과전압 또는 저전압에 속하면 비정상으로 판단하고, 정상 전압에 속하면 정상으로 판단하여 도출된 제2 판단 결과를 셀 모니터링 IC로부터 수신하는 단계; 및 상기 제1 판단 결과 및 제2 판단 결과를 종합하여 기 설정된 기준 정보에 따라 충전 라인 전압의 이상 여부를 진단하는 단계;를 포함한다.
상기 제1 판단 결과를 도출하는 단계는, 상기 충전 라인 전압이 고전압 임계값을 초과하면 과전압, 저전압 임계값 미만이면 저전압, 고전압 임계값 이하이고 저전압 임계값 이상이면 정상 전압으로 판단할 수 있다.
상기 제1 판단 결과 및 제2 판단 결과는, 상기 충전 라인 전압의 정상/비정상 정보와 비정상의 원인인 과전압/저전압 정보를 포함할 수 있다.
상기 제2 판단 결과를 셀 모니터링 IC로부터 수신하는 단계는, 상기 충전 라인 전압이 고전압 임계값을 초과하면 과전압, 저전압 임계값 미만이면 저전압, 고전압 임계값 이하이고 저전압 임계값 이상이면 정상 전압으로 판단되어 상기 제2 판단 결과가 도출되고 상기 상기 셀 모니터링 IC의 고전압 임계값 및 저전압 임계값은, 상기 메인 제어 회로의 고전압 임계값 및 저전압 임계값과 상이할 수 있다.
상기 기준 정보는, 상기 제1 판단 결과 및 상기 제2 판단 결과 중 적어도 하나에 비정상 정보가 포함되면 상기 충전 라인 전압의 이상이 있는 것으로 진단하고 상기 제1 판단 결과 및 제2 판단 결과에 정상 정보가 포함되면 상기 충전 라인 전압의 이상이 없는 것으로 진단하도록 설정될 수 있다.
본 발명은 MCU 및 ASIC에서 충전 라인 전압의 상태를 이중으로 검토하고 이중 검토결과를 기초로 충전 라인 전압의 이상 상태를 판단함으로써 판단결과의 신뢰성을 높일 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 일 실시예에 따른 배터리 시스템을 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1의 메인 제어 회로 및 셀 모니터링 IC의 기능을 상세하게 설명하는 블록도이다.
도 3은 도 1의 충전 라인 전압의 이상 여부를 진단하는 방법을 개념적으로 설명하는 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따라 메인 제어 회로 및 셀 모니터링 IC의 판단 결과에 기초하여 충전 라인 전압의 이상 여부를 진단하기 위한 기준 정보의 예시도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 충전라인 모니터링 방법을 설명하는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일, 유사한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및/또는 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 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.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 배터리 시스템을 설명하는 도면이고, 도 2는 도 1의 메인 제어 회로 및 셀 모니터링 IC의 기능을 상세하게 설명하는 블록도이고, 도 3은 도 1의 충전 라인 전압의 이상 여부를 진단하는 방법을 개념적으로 설명하는 도면이고, 도 4는 일 실시예에 따라 메인 제어 회로 및 셀 모니터링 IC의 판단 결과에 기초하여 충전 라인 전압의 이상 여부를 진단하기 위한 기준 정보의 예시도이다.
도 1을 참고하면, 배터리 시스템(1)은 충전 라인(4)을 통해 충전기(2)와 연결되어 있고, 방전 라인(5)을 통해 부하(3)에 연결되어 있다.
배터리 시스템(1)은 배터리 모듈(10), 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)(20), 충전 스위치(30), 및 방전 스위치(40)를 포함한다.
배터리 모듈(10)은 n 개의 배터리 셀(C1-Cn)이 직렬 연결되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 배터리 모듈(10)을 구성하는 배터리 셀의 개수는 부하에 전력을 공급하기에 적절한 개수를 설정될 수 있다. 또한, 배터리 모듈(10)은 복수의 배터리 셀이 직렬 연결된 배터리 팩들이 직렬 연결되어 구성되거나, 배터리 팩들이 병렬 연결되어 구성될 수 있다. 즉, 배터리 모듈을 구성하는 배터리 팩 및 배터리 셀 각각의 개수 및 연결 관계는 필요한 전원을 공급할 수 있도록 적절히 설계될 수 있다.
BMS(20)는 복수의 배터리 셀(C1-Cn) 각각에 대한 배터리 셀 정보를 감지하고, 감지된 배터리 셀 정보에 기초하여 배터리 모듈(10)의 운용을 관리하고, 충전 스위치부(30) 및 방전 스위치부(40)의 스위칭을 제어한다. 또한, BMS(20)는 충전 라인 전압을 측정하여 충전 전압의 이상 상태를 판단할 수 있다.
BMS(20)는 메인 제어 회로(21) 및 셀 모니터링 IC(22)를 포함한다.
메인 제어 회로(21)는 MCU(Micro Control Unit)를 포함할 수 있다. 도 2를 참고하면, 메인 제어 회로(21)는 제1 ADC(211), 제1 판단부(213) 및 진단부(215)를 포함한다.
제1 ADC(211)는 충전 라인(4)의 전압(이하, 충전 라인 전압)을 측정하여 제1 판단부(213)에 전달한다. 구체적으로, 제1 ADC(211)는 아날로그 신호의 충전 라인 전압을 측정하여 디지털 신호로 변환하고 디지털 신호로 변환된 충전 라인 전압을 제1 판단부(213)에 전달한다. 예를 들어, 제1 ADC(211)는 충전 라인 전압을 충전 스위치(30)의 입력단(N1)에서 측정할 수 있다. 구체적으로, 제1 ADC(211)는 저항 중간단(N2)에서 측정된 전압과 제1, 2 저항(R1, R2)의 저항 비를 고려하여 충전 라인 전압을 산출할 수 있다.
제1 판단부(213)는 디지털 신호로 변환된 충전 라인 전압을 제1 고전압 임계값(Vmax) 및 제1 저전압 임계값(Vmin)과 비교하여 과전압, 정상 전압 또는 저전압을 판단한다.
도 3을 참고하면, 제1 판단부(213)는 충전 라인 전압이 제1 고전압 임계값(Vmax)을 초과하면 과전압, 제1 저전압 임계값(Vmin) 미만이면 저전압, 제1 고전압 임계값(Vmax)이하이고 제1 저전압 임계값(Vmin) 이상이면 정상 전압으로 판단한다. 제1 고전압 임계값(Vmax)은 배터리 모듈(10)을 충전할 때 필요한 전압보다 높은 전압으로, 해당 전압으로 충전시 배터리 모듈(10)의 손상이 염려되는 전압이다. 제1 저전압 임계값(Vmin)은 배터리 모듈(10)을 요구되는 전압까지 완충할 수 없는 전압이다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 고전압 임계값(Vmax)을 15.8V, 제1 저전압 임계값(Vmin)을 9.1V로 설정할 수 있으나 이에 한정되지 않고, 충전 대상인 배터리 모듈(10)에 따라 사용자에 의해 적절한 전압으로 설정될 수 있다.
제1 판단부(213)는 충전 라인 전압이 과전압 또는 저전압에 속하면 비정상으로 판단하고, 정상 전압에 속하면 정상으로 판단하여 제1 판단 결과를 도출한다. 제1 판단 결과는 충전 라인 전압의 정상 또는 비정상 정보를 포함하나 이에 한정되지 않고 비정상의 원인인 과전압 또는 저전압 정보도 포함할 수 있다. 예를 들어, 충전 라인 전압이 9.05V인 경우, 제1 판단 결과는 비정상 정보 및 비정상의 원인인 저전압 정보도 포함할 수 있다.
진단부(215)는 제1 판단부(213)의 제1 판단 결과와 셀 모니터링 IC(22)로부터 수신한 제2 판단 결과를 종합하여 기 설정된 기준 정보에 따라 충전 라인 전압의 이상 여부를 진단할 수 있다. 예를 들어, 진단부(215)는 충전 라인 전압이 이상이 있는 것으로 진단하면 알림 메시지를 생성할 수 있다.
도 4를 참고하면, 기준 정보는 제1 판단 결과 및 제2 판단 결과 중 하나에 비정상 정보가 포함되면 충전 라인 전압이 이상이 있는 것으로 진단하여 알림 메시지를 생성하는 것으로 설정될 수 있다. 기준 정보는 제1 판단 결과 및 제2 판단 결과에 모두 정상 정보가 포함되면 알림 메시지를 생성하지 않도록 설정될 수 있다. 알림 메시지 생성에 관한 기준 정보는 상기 예시에 한정되는 것은 아니며, 다양한 기준에 따라 알림 메시지를 생성하도록 사용자에 의해 설정될 수 있다.
알림 메시지는 비정상의 원인 정보도 함께 포함할 수 있다. 예를 들어, 충전 라인 전압이 9.05V인 경우, 알림 메시지는 저전압에 의한 비정상 정보를 포함하는 제1 판단 결과 및 정상 전압에 의한 정상 정보를 포함하는 제2 판단 결과를 포함할 수 있다.
도 2를 참고하면, 셀 모니터링 IC(22)는 제2 ADC(221) 및 제2 판단부(223)를 포함한다.
제2 ADC(221)는 충전 라인 전압을 측정하여 제2 판단부(223)에 전달한다. 구체적으로, 제2 ADC(221)는 아날로그 신호의 충전 라인 전압을 측정하여 디지털 신호로 변환하고 디지털 신호로 변환된 충전 라인 전압을 제2 판단부(223)에 전달한다. 예를 들어, 제2 ADC(221)는 충전 라인 전압을 충전 스위치(30)의 입력단(N1)에서 측정할 수 있다. 구체적으로, 제2 ADC(221)는 저항 중간단(N2)에서 측정된 전압과 제1, 2 저항(R1, R2)의 저항 비를 고려하여 충전 라인 전압을 산출할 수 있다.
제2 판단부(223)는 디지털 신호로 변환된 충전 라인 전압을 제2 고전압 임계값(Vmax_ic) 및 제2 저전압 임계값(Vmin_ic)과 비교하여 과전압, 정상 전압 또는 저전압을 판단한다.
도 3을 참고하면, 제2 판단부(223)는 충전 라인 전압이 제2 고전압 임계값(Vmax_ic)을 초과하면 과전압, 제2 저전압 임계값(Vmin_ic) 미만이면 저전압, 제2 고전압 임계값(Vmax_ic) 이하이고 제2 저전압 임계값(Vmin_ic) 이상이면 정상 전압으로 판단한다. 제1 고전압 임계값(Vmax) 및 제1 저전압 임계값(Vmin)은 제2 고전압 임계값(Vmax_ic) 및 제2 저전압 임계값(Vmin_ic)과 동일 또는 상이하게 설정할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제2 고전압 임계값(Vmax_ic)은 제1 고전압 임계값(Vmax)보다 0.2V 높은 16V로, 제2 저전압 임계값(Vmin_ic)은 제1 저전압 임계값(Vmin)보다 0.1V 낮은 9V로 설정할 수 있다. 구체적으로, 충전 라인 전압의 상태를 메인 제어 회로(21) 및 셀 모니터링 IC(22)에서 중복하여 체크하되, 셀 모니터링 IC(22)의 정상 전압 범위(9V이상 ~ 16V이하)를 메인 제어 회로(21)의 정상 전압 범위(9.1V이상 ~ 15.8V이하) 보다 상대적으로 넓게 설정하여 충전 라인 전압의 상태를 체크할 수 있다.
제2 판단부(223)는 충전 라인 전압이 과전압 또는 저전압에 속하면 비정상으로 판단하고, 정상 전압에 속하면 정상으로 판단하여 제2 판단 결과를 도출하고, 도출한 제2 판단 결과를 메인 제어 회로(21)의 진단부(215)에 전달한다.
충전 스위치(30)는 충전기(2)와 배터리 모듈(10) 각각에 충전 라인(4)을 통해 전기적으로 연결되어 있다. 충전 스위치(30)가 온 되면, 충전기(2)가 충전 라인(4)을 통해 배터리 모듈(10)에 연결되고, 충전기(2)로부터 전력이 배터리 모듈(10)에 공급될 수 있다. 충전기(2)는 DC-DC 컨버터로 구현될 수 있고, 입력 전력을 변환하여 배터리 모듈(10)을 충전하기에 적절한 전압의 출력 전력을 생성한다.
방전 스위치(40)는 배터리 모듈(10)과 부하(3) 각각에 방전 라인(5)을 통해 전기적으로 연결되어 있다. 방전 스위치(40)가 온 되면, 배터리 모듈(10)과 부하(3)가 연결되고, 배터리 모듈(10)으로부터 부하(3)로 전력이 공급된다. 부하(3)는 배터리 시스템(1)이 적용된 차량의 전장 부하일 수 있다. 도 1에 도시된 내용은 본 발명을 설명하기 위한 일 예시로 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다
도 5는 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 충전라인 모니터링 방법을 설명하는 흐름도이다.
우선, 메인 제어 회로(21)는 충전 라인 전압을 측정한다(S10). 예를 들어, 메인 제어 회로(21)는 스위치(30)의 입력단(N1)에서 아날로그 신호의 충전 라인 전압을 측정하여 디지털 신호로 변환한다. 구체적으로, 메인 제어 회로(21)는 저항 중간단(N2)에서 측정된 전압과 제1, 2 저항(R1, R2)의 저항 비를 고려하여 충전 라인 전압을 산출할 수 있다.
다음으로, 메인 제어 회로(21)는 디지털 신호로 변환된 충전 라인 전압이 과전압 또는 저전압에 속하면 비정상으로 판단하고, 정상 전압에 속하면 정상으로 판단하여 제1 판단 결과를 도출한다(S20).
구체적으로, 메인 제어 회로(21)는 디지털 신호로 변환된 충전 라인 전압이 제1 고전압 임계값(Vmax)을 초과하면 과전압, 제1 저전압 임계값(Vmin) 미만이면 저전압, 제1 고전압 임계값(Vmax)이하이고 제1 저전압 임계값(Vmin) 이상이면 정상 전압으로 판단한다. 제1 판단 결과는 충전 라인 전압의 정상 또는 비정상 정보를 포함하나 이에 한정되지 않고 비정상의 원인인 과전압 또는 저전압 정보도 포함할 수 있다. 예를 들어, 충전 라인 전압이 9.05V인 경우, 제1 판단 결과는 비정상 정보 및 비정상의 원인인 저전압 정보도 포함할 수 있다.
제1 고전압 임계값(Vmax)은 배터리 모듈(10)을 충전할 때 필요한 전압보다 높은 전압으로, 해당 전압으로 충전시 배터리 모듈(10)의 손상이 염려되는 전압이다. 제1 저전압 임계값(Vmin)은 배터리 모듈(10)을 요구되는 전압까지 완충할 수 없는 전압이다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 고전압 임계값(Vmax)을 15.8V, 제1 저전압 임계값(Vmin)을 9.1V로 설정할 수 있으나 이에 한정되지 않고, 충전 대상인 배터리 모듈(10)에 따라 사용자에 의해 적절한 전압으로 설정될 수 있다.
다음으로, 메인 제어 회로(21)는 셀 모니터링 IC(22)로부터 제2 판단 결과를 수신한다(S30).
셀 모니터링 IC(22)는 아날로그 신호의 충전 라인 전압을 충전 스위치(30)의 입력단(N1)에서 측정하여 디지털 신호로 변환하고 변환된 충전 라인 전압을 제2 고전압 임계값(Vmax_ic) 및 제2 저전압 임계값(Vmin_ic)과 비교하여 과전압, 정상 전압 또는 저전압을 판단한다. 예를 들어, 셀 모니터링 IC(22)는 충전 라인 전압이 과전압 또는 저전압에 속하면 비정상으로 판단하고, 정상 전압에 속하면 정상으로 판단하여 제2 판단 결과를 도출하고, 도출한 제2 판단 결과를 메인 제어 회로(21)에 전달한다.
도 3을 참고하면, 셀 모니터링 IC(22)는 디지털 신호로 변환된 충전 라인 전압이 제2 고전압 임계값(Vmax_ic)을 초과하면 과전압, 제2 저전압 임계값(Vmin_ic) 미만이면 저전압, 제2 고전압 임계값(Vmax_ic) 이하이고 제2 저전압 임계값(Vmin_ic) 이상이면 정상 전압으로 판단한다. 제1 고전압 임계값(Vmax) 및 제1 저전압 임계값(Vmin)은 제2 고전압 임계값(Vmax_ic) 및 제2 저전압 임계값(Vmin_ic)과 동일 또는 상이하게 설정될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제2 고전압 임계값(Vmax_ic)은 제1 고전압 임계값(Vmax)보다 0.2V 높은 16V로, 제2 저전압 임계값(Vmin_ic)은 제1 저전압 임계값(Vmin)보다 0.1V 낮은 9V로 설정할 수 있다. 구체적으로, 충전 라인 전압의 상태를 메인 제어 회로(21) 및 셀 모니터링 IC(22)에서 중복하여 체크하되, 셀 모니터링 IC(22)의 정상 전압 범위(9V이상 ~ 16V이하)를 메인 제어 회로(21)의 정상 전압 범위(9.1V이상 ~ 15.8V이하) 보다 상대적으로 넓게 설정하여 체크할 수 있다.
다음으로, 메인 제어 회로(21)는 제1 판단 결과 및 제2 판단 결과를 종합하여 기 설정된 기준 정보에 따라 충전 라인 전압의 이상 여부를 진단할 수 있다(S40). 예를 들어, 메인 제어 회로(21)는 충전 라인 전압이 이상이 있는 것으로 진단하면 알림 메시지를 생성할 수 있고, 생성한 알림 메시지를 차량의 전자 제어 회로에 CAN 통신을 통해 전송할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 기준 정보는 제1 판단 결과 및 제2 판단 결과 중 하나에 비정상 정보가 포함되면 충전 라인 전압이 이상이 있는 것으로 진단하여 알림 메시지를 생성하는 것으로 설정될 수 있다. 기준 정보는 제1 판단 결과 및 제2 판단 결과에 정상 정보가 포함되면 충전 라인 전압이 이상이 없는 것으로 진단하여 알림 메시지를 생성하지 않도록 설정될 수 있다. 알림 메시지 생성에 관한 기준 정보는 상기 예시에 한정되는 것은 아니며, 다양한 기준에 따라 알림 메시지를 생성하도록 사용자에 의해 설정될 수 있다.
알림 메시지는 비정상의 원인 정보도 함께 포함할 수 있다. 예를 들어, 충전 라인 전압이 9.05V인 경우, 알림 메시지는 저전압에 의한 비정상 정보를 포함하는 제1 판단 결과 및 정상 전압에 의한 정상 정보를 포함하는 제2 판단 결과를 포함할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지로 변형 및 개량한 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.
1: 배터리 시스템
10: 배터리 모듈
20: 배터리 관리 시스템(BMS)
30: 충전 스위치
40: 방전 스위치

Claims (10)

  1. 충방전이 가능한 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈을 관리하는 시스템에 있어서,
    상기 배터리 모듈의 충전을 위한 충전 라인 전압이 과전압 또는 저전압에 속하면 비정상으로 판단하고 정상 전압에 속하면 정상으로 판단하여 제1 판단 결과를 도출하는 메인 제어 회로; 및
    상기 충전 라인 전압이 과전압 또는 저전압에 속하면 비정상으로 판단하고 정상 전압에 속하면 정상으로 판단하여 제2 판단 결과를 도출하고 상기 도출한 제2 판단 결과를 상기 메인 제어 회로에 전달하는 셀 모니터링 IC;를 포함하고,
    상기 메인 제어 회로는,
    상기 제1 판단 결과 및 제2 판단 결과를 종합하여 기 설정된 기준 정보에 따라 충전 라인 전압의 이상 여부를 진단하는,
    배터리 관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메인 제어 회로는,
    상기 충전 라인 전압이 고전압 임계값을 초과하면 과전압, 저전압 임계값 미만이면 저전압, 고전압 임계값 이하이고 저전압 임계값 이상이면 정상 전압으로 판단하는, 배터리 관리 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 판단 결과 및 제2 판단 결과는,
    상기 충전 라인 전압의 정상/비정상 정보와 비정상의 원인인 과전압/저전압 정보를 포함하는, 배터리 관리 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 셀 모니터링 IC는,
    상기 충전 라인 전압이 고전압 임계값을 초과하면 과전압, 저전압 임계값 미만이면 저전압, 고전압 임계값 이하이고 저전압 임계값 이상이면 정상 전압으로 판단하고,
    상기 상기 셀 모니터링 IC의 고전압 임계값 및 저전압 임계값은,
    상기 메인 제어 회로의 고전압 임계값 및 저전압 임계값과 상이한 것을 특징으로 하는, 배터리 관리 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기준 정보는,
    상기 제1 판단 결과 및 상기 제2 판단 결과 중 적어도 하나에 비정상 정보가 포함되면 상기 충전 라인 전압의 이상이 있는 것으로 진단하고 상기 제1 판단 결과 및 제2 판단 결과에 정상 정보가 포함되면 상기 충전 라인 전압의 이상이 없는 것으로 진단하도록 설정되는, 배터리 관리 시스템.
  6. 충방전이 가능한 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈의 충전라인을 모니터링 하는 방법에 있어서,
    상기 배터리 모듈의 충전을 위한 충전 라인 전압이 과전압 또는 저전압에 속하면 비정상으로 판단하고 정상 전압에 속하면 정상으로 판단하여 제1 판단 결과를 도출하는 단계;
    상기 충전 라인 전압이 과전압 또는 저전압에 속하면 비정상으로 판단하고, 정상 전압에 속하면 정상으로 판단하여 도출된 제2 판단 결과를 셀 모니터링 IC로부터 수신하는 단계; 및
    상기 제1 판단 결과 및 제2 판단 결과를 종합하여 기 설정된 기준 정보에 따라 충전 라인 전압의 이상 여부를 진단하는 단계;를 포함하는,
    배터리 모듈의 충전라인 모니터링 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 판단 결과를 도출하는 단계는,
    상기 충전 라인 전압이 고전압 임계값을 초과하면 과전압, 저전압 임계값 미만이면 저전압, 고전압 임계값 이하이고 저전압 임계값 이상이면 정상 전압으로 판단하는, 배터리 모듈의 충전라인 모니터링 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 판단 결과 및 제2 판단 결과는,
    상기 충전 라인 전압의 정상/비정상 정보와 비정상의 원인인 과전압/저전압 정보를 포함하는, 배터리 모듈의 충전라인 모니터링 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제2 판단 결과를 셀 모니터링 IC로부터 수신하는 단계는,
    상기 충전 라인 전압이 고전압 임계값을 초과하면 과전압, 저전압 임계값 미만이면 저전압, 고전압 임계값 이하이고 저전압 임계값 이상이면 정상 전압으로 판단되어 상기 제2 판단 결과가 도출되고
    상기 상기 셀 모니터링 IC의 고전압 임계값 및 저전압 임계값은,
    상기 메인 제어 회로의 고전압 임계값 및 저전압 임계값과 상이한 것을 특징으로 하는, 배터리 모듈의 충전라인 모니터링 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 기준 정보는,
    상기 제1 판단 결과 및 상기 제2 판단 결과 중 적어도 하나에 비정상 정보가 포함되면 상기 충전 라인 전압의 이상이 있는 것으로 진단하고 상기 제1 판단 결과 및 제2 판단 결과에 정상 정보가 포함되면 상기 충전 라인 전압의 이상이 없는 것으로 진단하도록 설정되는, 배터리 모듈의 충전라인 모니터링 방법.
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