KR20210069451A - Battery management system and controlling method thereof, and battery pack including same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 배터리 관리 시스템 및 이의 제어방법, 및 이를 포함하는 배터리 팩에 관한 것이다.The present invention relates to a battery management system, a control method thereof, and a battery pack including the same.
최근 스마트폰 등 전자 기기의 보급과 전기 자동차 개발에 수반하여 전력 공급원으로서의 이차 전지에 대한 연구 또한 활발히 이루어지고 있다. 이차 전지는 복수의 배터리 셀이 직렬 및/또는 병렬로 연결된 배터리 모듈과, 배터리 모듈의 동작을 관리하는 배터리 관리 시스템(BMS, Battery Management System)을 포함하는 배터리 팩 형태로 제공된다.Recently, with the spread of electronic devices such as smartphones and the development of electric vehicles, research on secondary batteries as a power supply source is also being actively conducted. The secondary battery is provided in the form of a battery pack including a battery module in which a plurality of battery cells are connected in series and/or in parallel, and a battery management system (BMS) that manages the operation of the battery module.
배터리 팩 내의 배터리 관리 시스템은 마이컴 등의 프로세서나 각종 회로의 동작을 위하여 별도의 전원이 필요하다. 전기 자동차 등의 차량에 적용되는 배터리 팩의 경우, 배터리 관리 시스템의 동작에 필요한 전력은 LDO(Low Drop Out) 레귤레이터나 SMPS(Switched Mode Power Supply) 등을 이용하여 공급되었다. 즉, 차량에 구비된 납축 배터리로부터 12V나 24V 등의 전압을 갖는 전력을 공급받아서, 배터리 관리 시스템의 동작에 필요한 전압(예를 들어, 5V 또는 3.3V)으로 변환하였다. 그러나 LDO 레귤레이터를 이용하는 경우 에너지 변환 효율이 떨어지는 문제점이 존재하였다. 또한, SMPS를 이용하는 경우 에너지 변환 효율 면에서는 문제가 없으나 노이즈를 발생시킨다는 문제점이 존재하였다.The battery management system in the battery pack requires a separate power source to operate processors such as a microcomputer or various circuits. In the case of a battery pack applied to a vehicle such as an electric vehicle, power required for the operation of the battery management system was supplied using a low drop out (LDO) regulator or a switched mode power supply (SMPS). That is, power having a voltage of 12V or 24V is supplied from a lead-acid battery provided in the vehicle and converted into a voltage (eg, 5V or 3.3V) required for the operation of the battery management system. However, when the LDO regulator is used, there is a problem in that energy conversion efficiency is lowered. In addition, when SMPS is used, there is no problem in terms of energy conversion efficiency, but there is a problem of generating noise.
본 발명은 이러한 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 전압 변환에 의한 효율감소나 노이즈 발생을 억제하면서도 간단한 구성으로 배터리 관리 시스템에서 필요로하는 전압을 제공할 수 있는 배터리 관리 시스템 및 이의 제어방법, 및 이를 포함하는 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made in view of this situation, and a battery management system capable of providing a voltage required by the battery management system with a simple configuration while suppressing a reduction in efficiency or noise generation due to voltage conversion, and a control method thereof, and including the same An object of the present invention is to provide a battery pack that
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예들의 일 측면에 의하면, 복수의 배터리 셀을 포함하며, 차량에 전력을 제공하도록 구성되는 배터리 모듈; 및 차량에 장착된 축전지로부터 공급되는 제1 전압에 의하여 동작하도록 구성된 제1 회로와, 축전지가 공급하는 제1 전압보다 낮은 제2 전압에 의하여 동작하도록 구성된 제2 회로를 포함하는 배터리 관리 시스템;을 포함하고, 제2 전압은 축전지와는 별도로 마련된 전원으로부터 공급되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩을 제공한다.In order to solve the above technical problem, according to an aspect of the embodiments of the present invention, a battery module including a plurality of battery cells, configured to provide power to the vehicle; and a battery management system including a first circuit configured to operate by a first voltage supplied from a storage battery mounted in the vehicle, and a second circuit configured to operate by a second voltage lower than the first voltage supplied by the storage battery; and, the second voltage is supplied from a power source provided separately from the storage battery.
이러한 본 실시예의 다른 특징에 따르면, 별도로 마련된 전원으로서 제2 전압을 출력하는 BMS 구동용 배터리를 더 포함할 수 있다.According to another feature of this embodiment, it may further include a battery for driving the BMS that outputs the second voltage as a separately provided power source.
이러한 본 실시예의 또 다른 특징에 따르면, BMS 구동용 배터리는 축전지에 의하여 충전 가능하도록 구성될 수 있다.According to another feature of this embodiment, the battery for driving the BMS may be configured to be rechargeable by a storage battery.
이러한 본 실시예의 또 다른 특징에 따르면, BMS 구동용 배터리는 차량에서 제공되는 USB 단자에 공급되는 전력으로 충전 가능하도록 구성될 수 있다.According to another feature of this embodiment, the BMS driving battery may be configured to be charged with power supplied to a USB terminal provided in the vehicle.
이러한 본 실시예의 또 다른 특징에 따르면, 별도로 마련된 전원으로서 차량에서 제공되는 USB 단자에 공급되는 전력을 사용할 수 있다.According to another feature of this embodiment, power supplied to a USB terminal provided in a vehicle may be used as a separately provided power source.
이러한 본 실시예의 또 다른 특징에 따르면, 배터리 관리 시스템은 제2 전압과 상이한 전압을 제2 전압으로 변환하는 회로를 구비하지 않을 수 있다.According to another feature of this embodiment, the battery management system may not include a circuit for converting a voltage different from the second voltage into the second voltage.
이러한 본 실시예의 또 다른 특징에 따르면, 배터리 관리 시스템에 마련된 단자에 별도로 마련된 전원으로부터 제2 전압을 갖는 전력이 직접 인가될 수 있다.According to another feature of this embodiment, power having the second voltage may be directly applied to a terminal provided in the battery management system from a separately provided power source.
이러한 본 실시예의 또 다른 특징에 따르면, 제1 회로는 배터리 관리 시스템의 웨이크업 회로 또는 차량으로의 전력 공급을 제어하는 컨택터의 제어를 위한 회로일 수 있다.According to another feature of this embodiment, the first circuit may be a wake-up circuit of the battery management system or a circuit for controlling a contactor controlling power supply to the vehicle.
이러한 본 실시예의 또 다른 특징에 따르면, 제2 회로는 MCU 또는 CAN 통신 회로를 포함할 수 있다.According to another feature of this embodiment, the second circuit may include an MCU or a CAN communication circuit.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예들의 다른 측면에 의하면, 차량에 장착된 축전지로부터 공급되는 제1 전압에 의하여 동작하도록 구성된 제1 회로; 및 축전지가 공급하는 제1 전압보다 낮은 제2 전압에 의하여 동작하도록 구성된 제2 회로;를 포함하며, 제2 전압은 축전지와는 별도로 마련된 전원으로부터 공급되는 배터리 관리 시스템을 제공한다.In order to solve the above technical problem, according to another aspect of the embodiments of the present invention, a first circuit configured to operate by a first voltage supplied from a storage battery mounted in a vehicle; and a second circuit configured to operate by a second voltage lower than the first voltage supplied by the storage battery, wherein the second voltage is supplied from a power source provided separately from the storage battery.
이러한 본 실시예의 다른 특징에 따르면, 별도로 마련된 전원으로서 제2 전압을 출력하는 BMS 구동용 배터리로부터 공급되는 전력을 사용할 수 있다.According to another feature of this embodiment, power supplied from a battery for driving the BMS that outputs the second voltage may be used as a separately provided power source.
이러한 본 실시예의 또 다른 특징에 따르면, 별도로 마련된 전원으로서 차량에서 제공되는 USB 단자에 공급되는 전력을 사용할 수 있다.According to another feature of this embodiment, power supplied to a USB terminal provided in a vehicle may be used as a separately provided power source.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예들의 또 다른 측면에 의하면, 차량의 구동을 위한 전원을 제공하도록 구성된 배터리 모듈을 관리하는 배터리 관리 시스템의 제어방법으로서, 차량에 장착된 축전지로부터 공급되는 제1 전압에 의하여 동작하도록 구성된 제1 회로의 동작을 위하여 축전지로부터 제1 전압을 공급받고, 축전지가 공급하는 제1 전압보다 낮은 제2 전압에 의하여 동작하도록 구성된 제2 회로의 동작을 위하여 축전지와는 별도로 마련된 전원으로부터 제2 전압을 공급받는 것을 특징으로 하는 공급되는 배터리 관리 시스템의 제어방법을 제공한다.In order to solve the above technical problem, according to another aspect of the embodiments of the present invention, as a control method of a battery management system for managing a battery module configured to provide power for driving a vehicle, a storage battery mounted on a vehicle For operation of the first circuit configured to operate by the first voltage supplied from To this end, there is provided a control method of a supplied battery management system, characterized in that the second voltage is supplied from a power source provided separately from the storage battery.
이상과 같은 본 발명의 실시예들에 따른 배터리 관리 시스템에 따르면, 간단한 구성으로 좋은 효율을 가지면서도 동작시 노이즈를 제거시킬 수 있게 된다.According to the battery management system according to the embodiments of the present invention as described above, it is possible to remove noise during operation while having good efficiency with a simple configuration.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 전원 공급 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 전원 공급 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 종래의 배터리 관리 시스템의 전원 공급 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 종래의 배터리 관리 시스템 동작시 SMPS에서 발생하는 노이즈를 설명하기 위한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 전원 공급 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.1 is a diagram showing the configuration of a battery system according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram schematically illustrating a power supply method of a battery management system according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram schematically illustrating a power supply method of a battery management system according to another embodiment of the present invention.
4 is a diagram schematically illustrating a power supply method of a conventional battery management system.
5 is a graph for explaining noise generated in an SMPS during operation of a conventional battery management system.
6 is a diagram schematically illustrating a power supply method of a battery management system according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예들에 대해 상세히 설명하고자 한다. 본 문서에서 도면상의 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this document, the same reference numerals are used for the same components in the drawings, and duplicate descriptions of the same components are omitted.
본 문서에 개시되어 있는 본 발명의 다양한 실시 예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 다양한 실시 예들은 여러 가지 형태로 실시될 수 있으며 본 문서에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.For various embodiments of the present invention disclosed in this document, specific structural or functional descriptions are only exemplified for the purpose of describing the embodiments of the present invention, and various embodiments of the present invention may be implemented in various forms. and should not be construed as being limited to the embodiments described in this document.
다양한 실시 예에서 사용된 "제1", "제2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 해당 구성 요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성 요소로 바꾸어 명명될 수 있다.Expressions such as "first", "second", "first", or "second" used in various embodiments may modify various components regardless of order and/or importance, do not limit For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be renamed to the first component.
본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.Terms used in this document are only used to describe specific embodiments, and may not be intended to limit the scope of other embodiments. The singular expression may include the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.1 is a diagram showing the configuration of a battery system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 배터리 시스템은 배터리 팩(1)과 배터리 팩(1)이 장착되는 차량 등의 제어기인 상위 제어기(2), 그리고 차량 등에 장착된 축전지(3)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , a battery system may include a
배터리 팩(1)은 하나의 이상의 배터리 셀로 이루어지고, 충방전 가능한 배터리 모듈(10)과, 배터리 모듈(10)의 +단자 측 또는 -단자 측에 직렬로 연결되어 배터리 모듈(10)의 충방전 전류 흐름을 제어하기 위한 스위칭부(30)와, 배터리 셀 및/또는 배터리 모듈(10)의 전압, 전류, 온도 등을 모니터링 하여, 과충전 및 과방전 등을 방지하도록 제어 및 관리하는 배터리 관리 시스템(20)(이하 'BMS'라고 함)을 포함한다. 또한 본 실시예에 따른 배터리 팩(1)은 BMS 구동용 배터리(40)를 더 포함한다.The
배터리 모듈(10)은 충방전 가능한 복수의 배터리 셀(11)을 포함한다. 배터리 셀(11)은 리튬 이온(Li-ion) 전지, 리튬 이온 폴리머(Li-ion polymer) 전지, 니켈 카드뮴(Ni-Cd) 전지, 니켈 수소(Ni-MH) 전지 등일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 배터리 모듈(10)에 저장된 전기 에너지는 배터리 팩(1)이 장착된 차량에 공급되어 차량의 동력원으로서 사용될 수 있다. 즉, 배터리 모듈(10)은 차량의 구동을 위한 전력을 제공하도록 구성될 수 있다. 뿐만 아니라 배터리 모듈(10)은 차량의 각종 전장의 전원으로서 사용될 수도 있다.The
BMS(20)는, 배터리 모듈(10)의 충방전을 제어하기 위하여 스위칭부(30)의 동작을 제어할 수 있다. 또한, BMS(20)는 배터리 모듈(10) 및/또는 배터리 모듈(10)에 포함된 각 배터리 셀(11)의 전압, 전류, 온도 등을 모니터링 할 수 있다. 그리고 BMS(20)에 의한 모니터링을 위해 도시하지 않은 센서나 각종 측정 모듈이 배터리 모듈(10)이나 충방전 경로, 또는 배터리 팩(1) 등의 임의의 위치에 추가로 설치될 수 있다. BMS(20)는 모니터링 한 전압, 전류, 온도 등의 측정값에 기초하여 배터리 모듈(10)의 상태를 나타내는 파라미터, 예를 들어 SOC나 SOH 등을 산출할 수 있다.The
BMS(20)는 배터리 팩(1)의 전반적인 동작을 제어 및 관리한다. 이를 위하여 BMS(20)는 프로그램을 실행시키고 BMS(20)의 전체 동작을 제어하는 컨트롤러로서의 마이컴과, 센서나 측정 수단 등의 입출력 장치, 기타 주변 회로 등 다양한 구성을 포함할 수 있다.The
BMS(20)는 자신의 동작에 필요한 전력을 공급하기 위한 수단을 포함한다. 이때, BMS(20)는 마이컴 등의 프로세서, 기타 각종 회로에서 사용되는 전압을 공급하기 위하여 전압 변환 수단을 포함하지 않는다. 예를 들어, BMS(20)는 축전지(3)로부터의 전압을 마이컴의 동작에 필요한 전압으로 변환하는 회로를 포함하지 않는다. 전압을 변환하는 회로는 예를 들어, LDO 레귤레이터나 SMPS 등을 지칭하는 것이다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 전압 변환을 위한 다양한 회로가 여기에 포함될 수 있으며, 이러한 회로가 BMS(20) 내에 포함되지 않도록 한다. 본 발명의 실시예에 따른 BMS(20)의 구체적인 구조에 대해서는 후술하도록 한다.The
스위칭부(30)는 배터리 모듈(10)의 충전 또는 방전에 대한 전류 흐름을 제어하기 위한 반도체 스위칭 소자로서, 예를 들면, 적어도 하나의 MOSFET이 이용될 수 있다.The
BMS 구동용 배터리(40)는 배터리 모듈(10) 및 축전지(3)와는 별도로 마련된 전원이다. BMS 구동용 배터리(40)는 충전 가능한 배터리이다. BMS 구동용 배터리(40)는 축전지(3)에서 출력되는 전압과는 상이한 전압이 출력된다. BMS 구동용 배터리(40)에서 출력되는 전압은 BMS(20)의 마이컴 등의 프로세서와 각종 회로의 동작에 필요한 전압과 동일한 전압이다. 즉, BMS 구동용 배터리(40)가 출력하는 전압은 BMS(20)의 마이컴 등의 프로세서와 각종 회로에서 사용하기 위하여 변압을 할 필요가 없도록 구성되어 있다.The
BMS 구동용 배터리(40)는 도시하지는 않았으나 축전지(3)로부터의 전력을 이용하여 충전 가능하게 구성되어 있다. 즉, BMS 구동용 배터리(40)를 충전하기 위한 충전회로를 더 포함할 수 있다. 이러한 충전회로는 BMS(20) 내부에 마련될 수 있다. 다만, BMS 구동용 배터리(40)의 충전을 위하여 전압의 변환이 필요한 경우, 전압 변환을 위한 회로는 BMS(20) 외부에 마련되어야 할 것이다.Although not shown, the
배터리 팩(1)은 추가로 외부의 상위 제어기(2)와 통신 가능하게 연결될 수 있다. 즉, 배터리 팩(1)은 상위 제어기(2)로 배터리 팩(1)에 대한 각종 데이터를 전송하고, 상위 제어기(2)로부터 배터리 팩(1)의 동작에 관한 제어신호를 수신할 수 있다.The
상위 제어기(2)는 배터리 팩(1)이 탑재된 전기 자동차 등의 차량을 제어하기 위한 차량 제어기일 수 있다.The
축전지(3)는 차량의 전장에 전력을 공급하기 위한 배터리이다. 축전지(3)에 저장된 전기 에너지는 적절한 전압으로 변환되어 차량의 USB 단자에 공급되는 전력의 전원으로서 사용될 수 있다. 축전지(3)는 납축 배터리 등일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(20)의 전원 공급 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.2 is a diagram schematically illustrating a power supply method of the
도 2를 참조하면, 배터리 팩(1a)은 BMS(20) 및 BMS 구동용 배터리(40)를 포함한다. 그리고 BMS(20)는 축전지(3)로부터 공급되는 전압에 의하여 동작하도록 구성된 회로(제1 회로)와, 축전지(3)가 공급하는 전압보다 낮은 전압에 의하여 동작하도록 구성된 회로(제2 회로)를 포함한다. 여기서 축전지(3)로부터 출력되는 전압은 예를 들어, 12V 또는 24V 일 수 있다. 또한, BMS 구동용 배터리(40)로부터 출력되는 전압은 예를 들어, 5V 또는 3.3V 일 수 있다. 또는 BMS 구동용 배터리(40)는 복수의 전압을 출력 가능한 형태로 구성될 수도 있다. 혹은 BMS 구동용 배터리(40)는 각각 하나의 전압을 출력 가능한 복수의 배터리를 조합하여 구성될 수도 있다.Referring to FIG. 2 , the
제2 회로에는 마이컴인 MCU(21), CAN 통신을 위한 CAN 통신 회로를 포함하는 CAN 모듈(22) 등이 포함될 수 있다. 또한 BMS(20)의 동작에 필요한 도시하지 않은 각종 회로가 BMS(20)에 제2 회로로서 포함될 수 있다. 이들 MCU(21) 및 CAN 모듈(22) 등은 BMS 구동용 배터리(40)로부터 출력되는 전압으로 동작 가능하게 구성된 회로이다. 다시 말해, BMS 구동용 배터리(40)가 출력하는 전압은 MCU(21) 및 CAN 모듈(22)에서 전압의 변환 없이 그대로 사용할 수 있도록 구성되어 있다. 따라서 BMS(20) 내에는 LDO 레귤레이터나 SMPS 등이 포함되지 않는다.The second circuit may include an
BMS 구동용 배터리(40)가 출력하는 전압은 축전지(3)가 출력하는 전압보다 낮다.The voltage output by the
한편, BMS(20)는 기존의 축전지(3)로부터도 전력을 공급받는다. 다만, BMS(20)는 축전지(3)로부터의 전력의 경우, 축전지(3)가 출력하는 전압을 그대로 사용할 수 있는 제1 회로에 공급된다. 이러한 제1 회로에는 BMS(20)의 웨이크업 회로 및 차량으로의 전력 공급을 제어하는 컨택터의 제어를 위한 회로 등이 포함될 수 있다. 이들 웨이크업 회로 및 컨택터의 제어를 위한 회로 등은 축전지(3)로부터 출력되는 전압으로 동작 가능하게 구성된 회로이다.Meanwhile, the
이와 같이, BMS(20)는 제1 회로 및 제2 회로의 동작을 위하여 각각의 회로가 요구하는 전압과 일치하는 전압을 축전지(3) 및 BMS 구동용 배터리(40)로부터 공급받는다. 따라서 BMS(20)는 내부에 LDO 레귤레이터나 SMPS 등의 전압 변환 수단을 포함할 필요가 없다.In this way, the
BMS 구동용 배터리(40)는 축전지(3)에 의하여 충전 가능하게 구성되어 있다. 이를 위하여 도시하지 않은 충전회로가 추가로 포함될 수 있다. 이러한 충전회로는 충방전을 제어하기 위한 스위치 및 전압을 변환하는 회로가 포함될 수 있을 것이다. 이때, 스위치는 BMS(20) 내에 포함될 수 있으나, 전압을 변환하는 회로는 BMS(20)의 외부에 마련되는 것이 바람직할 것이다.The
BMS 구동용 배터리(40)는 제1 회로에서 필요로 하는 전압(예를 들어 5V)을 출력할 수 있을 만큼만 축전지(3) 전력을 이용하여 충전하면 된다. BMS 구동용 배터리(40)의 출력 전압이 5V를 초과하면 충전회로의 스위치를 off 시켜서 과충전을 방지한다. 반대로, BMS 구동용 배터리(40)의 출력 전압이 제1 회로에서 필요로 하는 전압보다 낮아지면 BMS(20)가 turn-off 또는 다운되지 않도록 충전을 개시한다.The
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(1a)의 전원 공급 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.3 is a diagram schematically illustrating a power supply method of the
본 실시예의 경우, 배터리 팩(1a)의 구성은 도 2와 동일하다. 따라서 배터리 팩(1a)은 BMS(20) 및 BMS 구동용 배터리(40)를 포함한다. 그리고 BMS(20)는 축전지(3)로부터 공급되는 전압에 의하여 동작하는 제1 회로와, BMS 구동용 배터리(40)로부터 공급되는 전압에 의하여 동작하는 제2 회로를 포함한다. 이들 제1 회로 및 제2 회로는 각각 전압 변환 없이 축전지(3)와 BMS 구동용 배터리(40)로부터 공급되는 전력을 사용하여 동작하게 된다.In this embodiment, the configuration of the
다만, 본 실시예에서 BMS 구동용 배터리(40)는 차량의 USB 단자에 공급되는 전력으로 충전 가능하도록 구성된다. 즉, BMS 구동용 배터리(40)는 차량에 마련된 USB 전원(4)에 연결된다. 그리고 충전이 필요할 때 USB 전원(4)으로부터의 전력으로 BMS 구동용 배터리(40)를 충전한다.However, in this embodiment, the
본 실시예에서도 도 2에서와 마찬가지로, 충전회로가 추가로 포함될 수 있다. 이러한 충전회로는 충방전을 제어하기 위한 스위치 및 전압을 변환하는 회로가 포함될 수 있을 것이다. 이때, 스위치는 BMS(20) 내에 포함될 수 있으나, 전압을 변환하는 회로는 BMS(20)의 외부에 마련되는 것이 바람직할 것이다. 다만, USB 전원(4)이 공급하는 전압은 대략 5V이므로, BMS 구동용 배터리(40)를 충전하기 위하여 전압 변환이 필요 없을 수 있다. 이 경우 충방전을 위한 스위치만이 BMS(20) 내에 또는 밖에 포함될 수 있다.In this embodiment, as in FIG. 2 , a charging circuit may be additionally included. Such a charging circuit may include a switch for controlling charging and discharging and a circuit for converting a voltage. In this case, the switch may be included in the
도 4는 종래의 배터리 관리 시스템(100)의 전원 공급 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.4 is a diagram schematically illustrating a power supply method of the conventional
도 4를 참조하면, 종래에는 BMS(100) 내에 전압 변환을 위한 SMPS(130) 등의 회로가 마련되어 있었다. 그리고 SMPS(130)는 축전지(200)로부터 출력되는 전압을 MCU(110)나 CAN 모듈(120)에서 필요로 하는 전압으로 변환하고, 변환된 전압을 MCU(110)나 CAN 모듈(120)에 공급하였다. 그러나 앞서 설명하였듯이, SMPS(130)는 동작이 많은 노이즈를 발생시킨다. Pi-fileter를 추가하거나 SPMS(130)의 최적화된 설계로 노이즈 제거를 도모하고는 있으나 노이즈를 완전히 제거할 수는 없으며, SPMS(130)가 존재하는 이상 노이즈원 자체를 제거할 수는 없었다.Referring to FIG. 4 , a circuit such as an
도 5는 종래의 배터리 관리 시스템(100) 동작시 SMPS에서 발생하는 설명하기 위한 그래프이다.5 is a graph for explaining what is generated in the SMPS during operation of the conventional
도 5에서 확인할 수 있듯이, 많은 노이즈가 발생하고 있다. SMPS(130)는 PWM 신호로 전압을 만들어 내며, 각종 기생 성분 및 pulse 자체의 특성으로 많은 ringing이 발생한다. 결국 SMPS(130)는 다량의 전자파 노이즈를 발생시킨다. 따라서 BMS(100)의 동작 동안 발생한 노이즈가 각종 회로에 영향을 미칠 수 있다.As can be seen from FIG. 5 , a lot of noise is generated. The
그러나 상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 BMS(20)는 내부에 SMPS(130) 등의 전압 변환 회로를 구비하지 않는다. 따라서 도 4 및 도 5에서 설명한 바와 같은 전자파 노이즈가 발생할 수 없게 되며, BMS(20) 동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.However, as described above, the
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(20)의 전원 공급 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.6 is a diagram schematically illustrating a power supply method of the
BMS(20)는 앞선 실시예들과 마찬가지로 BMS(20)는 축전지(3)로부터 공급되는 전압에 의하여 동작하는 제1 회로와, 축전지(3)로부터 공급되는 전압보다 낮은 전압에 의하여 동작하는 제2 회로를 포함한다. 그리고 제1 회로는 축전지(3)로부터 공급되는 전력을 전압의 변환 없이 사용하여 동작하게 된다.As in the previous embodiments, the
다만, 본 실시예의 경우, 배터리 팩(1b)은 내부에 BMS 구동용 배터리(40)를 포함하지 않는다. 따라서 제2 회로는 배터리 팩(1b)의 외부에 마련된 USB 전원(4)을 전원으로서 사용한다. 즉, 축전지(4)와 별도로 마련된 전원으로서 차량에 제공되는 USB 단자에 공급되는 전력을 사용하여 제2 회로를 동작시킨다. 제2 회로는 주로 5V로 동작하는 회로들이며 USB 단자 역시 5V가 공급되므로, BMS(20)는 내부에 전압 변환을 위한 회로를 마련할 필요가 없다. 즉, 본 실시예에서는 BMS(20)에 마련된 단자에 USB 전원으로부터 제2 회로의 동작에 필요한 전압이 직접 인가된다.However, in the present embodiment, the
본 실시예의 경우 별도의 배터리 및 이를 충전하기 위한 충전회로가 배터리 팩(1b) 내에 포함될 필요가 없으므로 배터리 팩(1)의 공간 활용을 최대화할 수 있다. 또한, 별도의 배터리를 충전하기 위한 별도의 제어로직을 마련할 필요도 없게 된다.In the present embodiment, since it is not necessary to include a separate battery and a charging circuit for charging the same in the
이상과 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 BMS(20)는 차량에 장착된 축전지(3)로부터 공급되는 전압에 의하여 동작하도록 구성된 제1 회로의 동작을 위하여 축전지(3)로부터 제1 전압을 공급받고, 축전지(3)가 공급하는 제1 전압보다 낮은 제2 전압에 의하여 동작하도록 구성된 제2 회로의 동작을 위하여 축전지(3)와는 별도로 마련된 전원(BMS 구동용 배터리(40) 또는 USB 전원(4))으로부터 제2 전압을 공급받아서 그 동작이 제어된다.As described above, the
따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 BMS(20)는 내부에 SMPS 등의 전압 변환 회로를 구비하지 않는다. 따라서, 전자파 노이즈가 발생할 수 없게 되며, BMS(20) 동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.Accordingly, the
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다", 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In addition, terms such as "include", "compose", or "have" described above mean that the component may be inherent unless otherwise stated, so other components are excluded. Rather, it should be construed as being able to include other components further. All terms, including technical or scientific terms, may be interpreted as having the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, unless otherwise defined. Terms commonly used, such as those defined in the dictionary, should be interpreted as being consistent with the contextual meaning of the related art, and are not interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present invention.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical spirit of the present invention, and various modifications and variations will be possible without departing from the essential characteristics of the present invention by those skilled in the art to which the present invention pertains. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.
1, 1a, 1b
배터리 팩
2
상위 제어기
3
축전지
4
USB 전원
10
배터리 모듈
20
배터리 관리 시스템
30
스위칭부
40
BMS 구동용 배터리1, 1a,
3
10
30
Claims (13)
상기 차량에 장착된 축전지로부터 공급되는 제1 전압에 의하여 동작하도록 구성된 제1 회로와, 상기 축전지가 공급하는 제1 전압보다 낮은 제2 전압에 의하여 동작하도록 구성된 제2 회로를 포함하는 배터리 관리 시스템;을 포함하고,
상기 제2 전압은 상기 축전지와는 별도로 마련된 전원으로부터 공급되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.a battery module comprising a plurality of battery cells and configured to provide power to a vehicle; and
a battery management system comprising: a first circuit configured to operate by a first voltage supplied from a battery mounted on the vehicle; and a second circuit configured to operate by a second voltage lower than a first voltage supplied by the battery; including,
The second voltage is supplied from a power source provided separately from the storage battery.
상기 별도로 마련된 전원으로서 상기 제2 전압을 출력하는 BMS 구동용 배터리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.The method according to claim 1,
The battery pack further comprising a BMS driving battery for outputting the second voltage as the separately provided power source.
상기 BMS 구동용 배터리는 상기 축전지에 의하여 충전 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.3. The method according to claim 2,
The battery pack for driving the BMS is configured to be rechargeable by the storage battery.
상기 BMS 구동용 배터리는 상기 차량에서 제공되는 USB 단자에 공급되는 전력으로 충전 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.3. The method according to claim 2,
The battery pack for driving the BMS is configured to be charged with power supplied to a USB terminal provided by the vehicle.
상기 별도로 마련된 전원으로서 상기 차량에서 제공되는 USB 단자에 공급되는 전력을 사용하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.The method according to claim 1,
The battery pack, characterized in that using the power supplied to the USB terminal provided in the vehicle as the separately provided power source.
상기 배터리 관리 시스템은 상기 제2 전압과 상이한 전압을 상기 제2 전압으로 변환하는 회로를 구비하지 않는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.The method according to claim 1,
and the battery management system does not include a circuit for converting a voltage different from the second voltage into the second voltage.
상기 배터리 관리 시스템에 마련된 단자에 상기 별도로 마련된 전원으로부터 상기 제2 전압을 갖는 전력이 직접 인가되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.The method according to claim 1,
The battery pack, characterized in that the power having the second voltage is directly applied to the terminal provided in the battery management system from the separately provided power source.
상기 제1 회로는 상기 배터리 관리 시스템의 웨이크업 회로 또는 상기 차량으로의 전력 공급을 제어하는 컨택터의 제어를 위한 회로인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.The method according to claim 1,
The first circuit is a wake-up circuit of the battery management system or a circuit for controlling a contactor controlling power supply to the vehicle.
상기 제2 회로는 MCU 또는 CAN 통신 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.The method according to claim 1,
The second circuit comprises an MCU or a CAN communication circuit.
상기 축전지가 공급하는 제1 전압보다 낮은 제2 전압에 의하여 동작하도록 구성된 제2 회로;를 포함하며,
상기 제2 전압은 상기 축전지와는 별도로 마련된 전원으로부터 공급되는 배터리 관리 시스템.a first circuit configured to operate by a first voltage supplied from a storage battery mounted in the vehicle; and
a second circuit configured to operate by a second voltage lower than the first voltage supplied by the storage battery;
The second voltage is supplied from a power source provided separately from the storage battery.
상기 별도로 마련된 전원으로서 상기 제2 전압을 출력하는 BMS 구동용 배터리로부터 공급되는 전력을 사용하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.11. The method of claim 10,
Battery management system, characterized in that using the power supplied from the BMS driving battery that outputs the second voltage as the separately provided power source.
상기 별도로 마련된 전원으로서 상기 차량에서 제공되는 USB 단자에 공급되는 전력을 사용하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.11. The method of claim 10,
The battery management system, characterized in that using the power supplied to the USB terminal provided in the vehicle as the separately provided power source.
상기 차량에 장착된 축전지로부터 공급되는 제1 전압에 의하여 동작하도록 구성된 제1 회로의 동작을 위하여 상기 축전지로부터 제1 전압을 공급받고,
상기 축전지가 공급하는 제1 전압보다 낮은 제2 전압에 의하여 동작하도록 구성된 제2 회로의 동작을 위하여 상기 축전지와는 별도로 마련된 전원으로부터 상기 제2 전압을 공급받는 것을 특징으로 하는 공급되는 배터리 관리 시스템의 제어방법.A control method of a battery management system for managing a battery module configured to provide power for driving a vehicle, comprising:
receiving a first voltage from the storage battery for operation of a first circuit configured to operate by a first voltage supplied from a storage battery mounted on the vehicle;
For the operation of a second circuit configured to operate by a second voltage lower than the first voltage supplied by the storage battery, the second voltage is supplied from a power source provided separately from the storage battery. control method.
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---|---|---|---|
KR1020190159281A KR20210069451A (en) | 2019-12-03 | 2019-12-03 | Battery management system and controlling method thereof, and battery pack including same |
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CN113968169A (en) * | 2021-10-25 | 2022-01-25 | 上海洛轲智能科技有限公司 | Battery control circuit, battery control method, vehicle and readable storage medium |
-
2019
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