KR20230066958A - 배터리 시스템 - Google Patents

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Abstract

배터리 시스템은 복수의 배터리 팩 -상기 복수의 배터리 팩 각각은 복수의 배터리 셀을 포함 -, 상기 복수의 배터리 팩 각각에 대하여, 배터리 팩을 관리하는 복수의 슬레이브 BMS -상기 복수의 슬레이브 BMS 각각은 대응하는 복수의 배터리 셀에 연결되어 복수의 셀 전압을 측정하는 BMIC 및 상기 BMIC가 동작할 때 온 되는 릴레이를 포함 -, 전원의 양단 사이에 연장된 배선상에, 상기 복수의 슬레이브 BMS에 대응하여 위치하는 복수의 제1 저항, 상기 복수의 릴레이의 일단과 상기 배선 사이에 연결되어 있는 복수의 제2 저항 - 상기 복수의 릴레이의 타단은 상기 배선에 연결되어 있음 -, 상기 배선상에, 상기 전원과 상기 복수의 제1 저항 사이에 연결되어 있는 제3 저항, 및 상기 제3 저항, 상기 복수의 제1 저항, 및 상기 복수의 제2 저항 중 적어도 하나에 의해 상기 전원의 전압이 분배된 감지 전압에 기초하여 상기 복수의 BMIC 중 동작하는 BMIC의 위치 및 개수를 결정하는 마스터 BMS를 포함할 수 있다.

Description

배터리 시스템{BATTERY SYSTEM}
본 개시는 배터리 시스템에 관한 것이다.
마스터 BMS(Master Battery Management System)과 슬레이브 BMS(Slave Battery Management System) 간의 절연 통신 방식이 적용되는 경우, 슬레이브 BMS에 연결된 복수의 배터리 셀을 모니터링 하는 BMIC(Battery Monitoring Integrated Circuit)의 정상 여부를 진단하는 방법으로, 통신 가능 여부가 이용되어 왔다. 주기적인 통신에 대한 응답이 BMIC로부터 없을 경우, 해당 BMIC는 Watchdog에 의해 슬립 상태로 천이될 수 있다. 슬립 상태로 천이된 이후, 오동작, 소손, 노이즈 등에 의한 의도치 않은 소모 전류가 BMIC에 발생하는지 체크할 수 있는 방법이 없다.
본 개시는 배터리 시스템을 구성하는 복수의 BMIC가 정상적으로 운용되는지를 진단할 수 있는 배터리 시스템을 제공하고자 한다.
발명의 한 특징에 따른 배터리 시스템은, 배터리 시스템은 복수의 배터리 팩 -상기 복수의 배터리 팩 각각은 복수의 배터리 셀을 포함 -, 상기 복수의 배터리 팩 각각에 대하여, 배터리 팩을 관리하는 복수의 슬레이브 BMS -상기 복수의 슬레이브 BMS 각각은 대응하는 복수의 배터리 셀에 연결되어 복수의 셀 전압을 측정하는 BMIC 및 상기 BMIC가 동작할 때 온 되는 릴레이를 포함 -, 전원의 양단 사이에 연장된 배선상에, 상기 복수의 슬레이브 BMS에 대응하여 위치하는 복수의 제1 저항, 상기 복수의 릴레이의 일단과 상기 배선 사이에 연결되어 있는 복수의 제2 저항 - 상기 복수의 릴레이의 타단은 상기 배선에 연결되어 있음 -, 상기 배선상에, 상기 전원과 상기 복수의 제1 저항 사이에 연결되어 있는 제3 저항, 및 상기 제3 저항, 상기 복수의 제1 저항, 및 상기 복수의 제2 저항 중 적어도 하나에 의해 상기 전원의 전압이 분배된 감지 전압에 기초하여 상기 복수의 BMIC 중 동작하는 BMIC의 위치 및 개수를 결정하는 마스터 BMS를 포함할 수 있다.
상기 복수의 슬레이브 BMS 각각은, 상기 배터리 팩에 연결된 애노드를 포함하고 상기 릴레이와 포토모스 릴레이를 구성하는 다이오드, 및 상기 다이오드의 캐소드에 연결되어 있는 일단 및 상기 BMIC에 연결되어 있는 타단을 포함하고 상기 BMIC의 제어에 따라 동작하여 상기 BMIC에 전력을 공급하는 트랜지스터를 포함할 수 있다.
상기 복수의 슬레이브 BMS 각각은, 상기 다이오드에 병렬 연결되어 있는 커패시터를 더 포함할 수 있다.
상기 제3 저항의 일단은 상기 전원에 연결되어 있고, 상기 제3 저항의 타단은 상기 복수의 제1 저항 중 하나의 일단에 연결되어 있으며, 상기 복수의 슬레이브 BMS 중 하나의 릴레이의 타단이 상기 복수의 제1 저항 중 하나의 일단에 연결되어 있을 수 있다.
상기 하나의 슬레이브 BMS의 릴레이의 일단이 상기 복수의 제2 저항 중 하나의 일단에 연결되어 있고, 상기 복수의 제2 저항 중 하나의 타단이 상기 배선에 연결되어 있을 수 있다.
상기 복수의 제1 저항 중 다른 하나의 일단이 상기 복수의 저항 중 하나의 타단에 연결되어 있고, 상기 복수의 슬레이브 BMS 중 다른 하나의 릴레이의 타단이 상기 복수의 제1 저항 중 다른 하나의 일단에 연결되어 있을 수 있다.
상기 다른 하나의 슬레이브 BMS의 릴레이의 일단이 상기 복수의 제2 저항 중 다른 하나의 일단에 연결되어 있고, 상기 복수의 제2 저항 중 다른 하나의 타단이 상기 배선에 연결되어 있을 수 있다.
상기 마스터 BMS는, 상기 복수의 릴레이의 온 또는 오프에 따라 상기 전원의 전압이 분배된 전압들에 대한 정보를 저장하고, 상기 감지 전압과 상기 정보를 비교하여 상기 복수의 BMIC 중 동작하는 BMIC의 개수 및 위치를 결정할 수 있다.
발명의 다른 특징에 따른 배터리 시스템은, 전원의 일단에 연결되어 있는 일단을 포함하는 제1 저항, 상기 제1 저항의 타단과 상기 전원의 타단 사이에 직렬 연결되어 있는 복수의 제2 저항, 상기 복수의 제2 저항 각각에 대하여, 제2 저항의 일단과 상기 전원의 타단 사이에 직렬 연결되어 있는 복수의 릴레이 및 복수의 제3 저항, 상기 복수의 릴레이 각각에 대하여, 포토모스 릴레이를 구성하는 복수의 다이오드, 상기 복수의 다이오드가 도통될 때 전력을 공급받는 복수의 BMIC, 및 상기 제1 저항, 상기 복수의 제2 저항, 및 상기 복수의 제3 저항 중 적어도 하나에 의해 상기 전원의 전압이 분배된 감지 전압에 기초하여 상기 복수의 BMIC 중 동작하는 BMIC의 위치 및 개수를 결정하는 마스터 BMS를 포함할 수 있다.
상기 복수의 제2 저항 중 하나의 일단이 상기 제1 저항의 타단에 연결되어 있고, 상기 복수의 릴레이 중 하나의 일단이 상기 복수의 제2 저항 중 하나의 일단에 연결되어 있으며, 상기 복수의 제3 저항 중 하나의 일단이 상기 복수의 릴레이 중 하나의 타단에 연결되어 있고, 상기 복수의 제3 저항 중 하나의 타단이 상기 전원의 타단에 연결될 수 있다.
상기 복수의 제2 저항 중 다른 하나의 일단이 상기 복수의 제2 저항 중 하나의 타단에 연결되어 있고, 상기 복수의 릴레이 중 다른 하나의 일단이 상기 복수의 제2 저항 중 다른 하나의 일단에 연결되어 있으며, 상기 복수의 제3 저항 중 다른 하나의 일단이 상기 복수의 릴레이 중 다른 하나의 타단에 연결되어 있고, 상기 복수의 제3 저항 중 다른 하나의 타단이 상기 전원의 타단에 연결될 수 있다.
상기 배터리 시스템은, 상기 복수의 다이오드 각각에 대하여 병렬 연결되어 있는 복수의 커패시터를 더 포함할 수 있다.
상기 마스터 BMS는, 상기 복수의 릴레이의 온 또는 오프에 따라 상기 전원의 전압이 분배된 전압들에 대한 정보를 저장하고, 상기 감지 전압과 상기 정보를 비교하여 상기 복수의 BMIC 중 동작하는 BMIC의 개수 및 위치를 결정할 수 있다.
본 개시는 배터리 시스템을 구성하는 복수의 BMIC가 정상적으로 운용되는지를 진단할 수 있는 배터리 시스템을 제공한다.
도 1은 일 실시예에 따른 배터리 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 슬레이브 BMS의 내부를 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 배터리 시스템에서 BMIC의 동작을 감지하기 위한 구성만을 도식적으로 나타낸 도면이다.
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.
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.
일 실시예에 따른 구성들 중 특정 제어 조건에서 다른 구성을 제어하거나 정보를 처리하여 결정을 수행하는 구성에는, 다른 구성을 제어하거나 정보를 처리하기 위해 필요한 제어 알고리즘을 구체화한 명령어의 집합으로 구현된 프로그램이 설치될 수 있다. 제어 구성은 설치된 프로그램에 따라 입력 데이터 및 저장된 데이터를 처리하여 출력 데이터를 생성할 수 있다. 제어 구성은 프로그램을 저장하는 비휘발성 메모리 및 데이터를 저장하는 메모리를 포함할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 배터리 시스템을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 배터리 시스템(1)은 마스터 배터리 관리 시스템(Master Battery Management System, MBMS)(10), 복수의 슬레이브 배터리 관리 시스템(Slave Battery Management System, SBMS)(21-23), 복수의 배터리 팩(31-33), 및 릴레이(40)를 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 배터리 시스템(1)에는 전원(2)으로부터 입력 전압(Vin)이 공급될 수 있다. 전원(2)은 벽 전원과 같은 상용 전원일 수 있으며, 예를 들어, 24V일 수 있다. 도 1에서는 3개의 배터리 팩(31-33) 및 3 개의 슬레이브 BMS(21-23)가 도시되어 있으나, 이는 일 예로 발명이 이에 한정되지 않는다. 배터리 시스템(1)에 요구되는 출력 전력에 따라 복수의 배터리 팩이 직렬, 병렬, 또는 직병렬 될 수 있다. 배터리 시스템(1)의 출력단(P+, P-)은 부하에 연결되거나, 충전기에 연결될 수 있다.
복수의 배터리 팩(31-33) 각각은 직렬 연결된 복수의 배터리 셀(예를 들어, 311-314)을 포함할 수 있다. 도 1에서는 복수의 배터리 팩(31-33) 각각이 직렬 연결된 4 개의 배터리 셀(311-314)을 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 이는 일 예로 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
릴레이(40)는 복수의 배터리 팩(31-33)에 대한 일전극(예를 들어, 양극)과 배터리 시스템(1)의 출력단(P+) 사이에 연결되어 있고, 마스터 BMS(10)의 제어에 의해 스위칭 한다. 마스터 BMS(10)는 릴레이(40)의 개방 또는 닫힘을 제어하기 위한 릴레이 제어 신호(RCS)를 생성하여 릴레이(40)에 공급할 수 있다. 도 1에는 하나의 릴레이만 도시되어 있으나, 복수의 배터리 팩(31-33)에 대한 타전극(예를 들어, 음극)과 배터리 시스템(1)의 출력단(P-) 사이에 릴레이가 더 연결될 수 있다.
복수의 슬레이브 BMS(21-23) 각각은 복수의 배터리 팩(31-33) 중 대응하는 배터리 팩에 연결된다. 예를 들어, 배터리 팩(31)은 직렬 연결된 복수의 배터리 셀(311-314)를 포함하고, 슬레이브 BMS(21)는 단자(C1-C5)를 통해 복수의 배터리 셀(311-314) 각각의 양단에 연결되어 있다. 슬레이브 BMS(21)는 배터리 팩(31)으로부터 공급되는 전압에 의해 동작할 수 있고, 복수의 배터리 셀(311-314) 각각의 셀 전압을 측정하고, 배터리 팩(31)의 전류 및 온도를 측정하며, 복수의 배터리 셀(311-314)에 대한 셀 밸런싱을 제어 및 수행할 수 있다.
동일한 방식으로, 배터리 팩(32)도 직렬 연결된 복수의 배터리 셀(321-324)를 포함하고 슬레이브 BMS(22)에 연결되어 있으며, 배터리 팩(33)도 직렬 연결된 복수의 배터리 셀(331-334)를 포함하고 슬레이브 BMS(23)에 연결되어 있다.
마스터 BMS(10)는 복수의 슬레이브 BMS(21-23)와 통신을 통해 배터리 시스템(1)의 관리에 필요한 정보를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 마스터 BMS(10)는 배터리 시스템(1)의 출력 전력을 제어하거나 복수의 배터리 팩(31-33)의 SOC(State of Charge), SOH(State of Health), SOP(State of Power) 등을 추정할 수 있다. 마스터 BMS(10)는 이를 위해서 복수의 슬레이브 BMS(21-23)로부터 복수의 배터리 팩(31-33)에 대한 셀 전압, 배터리 전류와 온도 등에 관한 정보를 수신할 수 있다.
도 1에서는 마스터 BMS(10)와 복수의 슬레이브 BMS(21-23) 간의 통신을 위한 구성이 도시되어 있지 않으나, 공지된 문헌 및 기술에서 다양한 방식의 통신을 통해 마스터 BMS(10)와 복수의 슬레이브 BMS(21-23) 간의 정보 송수신이 가능함을 알 수 있다.
전원(2)의 양단 사이에 연장된 배선(61)을 통해 전원(2)과 복수의 슬레이브 BMS(21-23)가 연결되어 있다. 전원(2)의 양단은 양극 전위의 일단과 음극 전위의 타단을 포함하며, 전원(2)의 일단과 타단 사이에 복수의 저항(51-54)이 직렬 연결되어 있다.
복수의 슬레이브 BMS(21-23)는 배선(61)을 통해 복수의 슬레이브 BMS(21-23)의 BMIC에서 소모되는 전류에 대한 정보를 마스터 BMS(10)에 전달할 수 있다. 슬레이브 BMS(21)는 단자(P1)을 통해 접점(N1)에서 배선(61)에 연결되어 있고, 단자(P2)를 통해 접점(N4)에서 배선(61)에 연결되어 있다. 슬레이브 BMS(22)는 단자(P1)을 통해 접점(N2)에서 배선(61)에 연결되어 있고, 단자(P2)를 통해 접점(N4)에서 배선(61)에 연결되어 있다. 슬레이브 BMS(23)는 단자(P1)을 통해 접점(N1)에서 배선(61)에 연결되어 있고, 단자(P2)를 통해 접점(N4)에서 배선(61)에 연결되어 있다.
저항(51)은 전원(2)과 접점(N1) 사이에 연결되어 있고, 저항(52)은 접점(N1)과 접점(N2) 사이에 연결되어 있으며, 저항(53)은 접점(N2)과 접점(N3) 사이에 연결되어 있고, 저항(R54)은 접점(N3)과 접점(N4) 사이에 연결되어 있다.
마스터 BMS(10)는 접점(N1)의 전압을 측정하고, 측정된 전압 및 복수의 배터리 팩(31-33)에 대한 제어 조건에 따라 복수의 슬레이브 BMS(21-23) 중 이상이 있는 슬레이브 BMS를 검출할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 슬레이브 BMS의 내부를 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 2에는 슬레이브 BMS(21)만 도시되어 있으나, 도 1에 도시된 슬레이브 BMS(22, 23)도 도 2에 도시된 슬레이브 BMS(21)의 구성과 동일할 수 있다.
슬레이브 BMS(21)는 BMIC(211), 포토모스 릴레이(PhotoMOS Relay)를 구성하는 다이오드(212) 및 릴레이(213), BJT(Bipolar Junction Transistor)(215), 및 저항(55)를 포함한다.
슬레이브 BMS(21)에서, 단자(C1)는 배터리 셀(311)의 양극에, 단자(C2)는 배터리 셀(311)의 음극 및 배터리 셀(312)의 양극에, 단자(C3)는 배터리 셀(312)의 음극 및 배터리 셀(313)의 양극에, 단자(C4)는 배터리 셀(313)의 음극 및 배터리 셀(314)의 양극에, 단자(C5)는 배터리 셀(314)의 음극에 연결되어 있다. BMIC(211)는 복수의 단자(C1-C5) 중 인접한 두 단자(예를 들어, C1 및 C2) 간의 전압차에 기초하여 배터리 셀(예를 들어, 311)의 셀 전압을 측정할 수 있다.
BMIC(211)는 배터리 팩(31)로부터 구동에 필요한 전력을 입력 받는다. BJT(215)의 베이스 단에는 BMIC(211)로부터 제어 전압(VB)이 공급되고, BJT(215)가 제어 전압(VB)에 의해 도통되어 배터리 팩(31)으로부터 BMIC(211)의 구동에 필요한 전력이 공급된다. BJT(215)의 베이스 단 및 에미터 단은 BMIC(211)에 연결되어 있고, BMIC(211)로부터 제어 전압(VB)이 BJT(215)의 베이스 단에 공급되고, BJT(215)의 에미터 단을 통해 배터리 팩(31)으로부터의 전력이 공급될 수 있다.
다이오드(212)의 캐소드는 BJT(215)의 컬렉터 단에 연결되어 있고, 다이오드(212)의 애노드는 단자(C1)을 통해 배터리 팩(31)의 양극에 연결되어 있다. 다이오드(212)의 양단 사이에 커패시터(214)가 병렬 연결되어 있어, 다이오드(212)의 양단 전압을 평활화할 수 있다. 그러면 다이오드(212)의 양단 전압이 펄스와 같은 불연속전이 파형이 아니라 연속적인 파형의 전압으로 제어될 수 있다.
릴레이(213)는 다이오드(212)가 발광하는 동안 온 되어(닫힘) BMIC(211)가 전류를 소비하고 있음을 마스터 BMS(10)에 전달할 수 있다. 릴레이(213)의 일단은 접점(N1)에 연결되어 있고, 릴레이(213)의 타단은 저항(55)의 일단에 연결되어 있으며, 저항(55)의 타단은 배선(N4)에 연결되어 있다. 즉, BMIC(211)가 동작하여 전류가 BMIC(211)로 흐르면 릴레이(213)가 온 되고, 접점(N1)과 접점(N4) 사이에 저항(55)가 연결될 수 있다.
슬레이브 BMS(22, 23) 각각도 BMIC를 포함하고, BMIC가 동작하여 전류를 소비하는 경우 대응하는 접점(N2, N3)과 배선(N4) 사이에 저항이 연결된다.
이하, 복수의 슬레이브 BMS(21-23)의 BMIC가 동작하여 전류가 흐르는지에 따라 접점(N1)의 전압(이하, 감지 전압)(VS)이 달라지는 실시 예를 설명한다. 마스터 BMS(10)는 감지 전압(VS)을 측정하여 복수의 슬레이브 BMS(21-23)의 BMIC 중 동작하는 BMIC를 도출할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 배터리 시스템에서 BMIC의 동작을 감지하기 위한 구성만을 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 슬레이브 BMS(21)에는 릴레이(213) 및 저항(55)이 접점(N1)과 접점(N4) 사이에 직렬 연결되어 있고, 슬레이브 BMS(22)에는 릴레이(223) 및 저항(56)이 접점(N2)과 접점(N4) 사이에 직렬 연결되어 있으며, 슬레이브 BMS(23)에는 릴레이(233) 및 저항(57)이 접점(N3)과 접점(N4) 사이에 직렬 연결되어 있다. 도 3에 도시된 저항(56, 57) 및 릴레이(223,233)는 슬레이브 BMS(22, 23)에서 도 2에 도시된 슬레이브 BMS(21)의 저항(55) 및 릴레이(213)에 대응하는 구성이다.
감지 전압(VS)은 복수의 릴레이(213, 223, 233) 중 온 상태(닫힘)인 릴레이의 위치 및 개수에 따라 그 값이 달라질 수 있다.
예를 들어, 복수의 릴레이(213, 223, 233) 모두가 온 상태(닫힘)일 경우, 감지 전압(VS)은 아래 수학식 1과 같은 값을 가진다.
[수학식 1]
VS=Vin*[(R4∥(R1+(R5∥(R2+(R3∥R4)))))/(R0+(R4∥(R1+(R5∥(R2+(R3∥R4))))))]
수학식 1에서 R0-R6 각각은 저항 51-57 각각의 저항 값이고, Vin은 전원의 전압이며, 기호 “∥”는 병렬 연결 저항 값을 의미한다. 이하의 수학식 2 내지 8에서도 위 정의는 동일하게 적용된다.
복수의 릴레이(213, 223, 233) 중 릴레이(213)가 온 상태이고, 릴레이(223, 233)가 오프 상태(개방)일 경우, 감지 전압(VS)은 아래 수학식 2와 같은 값을 가진다.
[수학식 2]
VS=Vin*[(R4∥(R1+R2+R3))/(R0+(R4∥(R1+R2+R3)))]
복수의 릴레이(213, 223, 233) 중 릴레이(223)가 온 상태이고, 릴레이(213, 233)가 오프 상태(개방)일 경우, 감지 전압(VS)은 아래 수학식 3과 같은 값을 가진다.
[수학식 3]
VS=Vin*[(R1+(R5∥(R2+R3)))/(R0+R1+(R5∥(R2+R3)))]
복수의 릴레이(213, 223, 233) 중 릴레이(233)가 온 상태이고, 릴레이(213, 223)가 오프 상태(개방)일 경우, 감지 전압(VS)은 아래 수학식 4와 같은 값을 가진다.
[수학식 4]
VS=Vin*[(R1+R2+(R3∥R6))/(R0+R1+R2+(R3∥R6))]
복수의 릴레이(213, 223, 233) 중 릴레이(213, 223)가 온 상태이고, 릴레이(233)가 오프 상태(개방)일 경우, 감지 전압(VS)은 아래 수학식 5와 같은 값을 가진다.
[수학식 5]
VS=Vin*[(R4∥(R1+(R5∥(R2+R3)))/(R0+(R4∥(R1+(R5∥(R2+R3))))]
복수의 릴레이(213, 223, 233) 중 릴레이(213, 233)가 온 상태이고, 릴레이(223)가 오프 상태(개방)일 경우, 감지 전압(VS)은 아래 수학식 6과 같은 값을 가진다.
[수학식 6]
VS=Vin*[(R4∥(R1+R2+(R3∥R6)))/(R0+(R4∥(R1+R2+(R3∥R6))))]
복수의 릴레이(213, 223, 233) 중 릴레이(223, 233)가 온 상태이고, 릴레이(213)가 오프 상태(개방)일 경우, 감지 전압(VS)은 아래 수학식 7과 같은 값을 가진다.
[수학식 7]
VS=Vin*[(R1+(R5∥(R2+(R3∥R4))))/(R0+R1+(R5∥(R2+(R3∥R4))))]
복수의 릴레이(213, 223, 233) 모두가 오프 상태(개방)일 경우, 감지 전압(VS)은 아래 수학식 8과 같은 값을 가진다.
[수학식 8]
VS=Vin*[(R1+R2+R3)/(R0+R1+R2+R3)]
위와 같이 복수의 릴레이(213, 223, 233) 중 온 상태인 릴레이의 위치 및 개수에 따라 감지 전압은 모두 다른 값을 가질 수 있다. 따라서, 마스터 BMS(10)는 감지 전압(VS)을 측정하고, 측정된 감지 전압(VS)에 따라 동작하고 있는 BMIC의 위치 및 개수를 결정할 수 있다. 예를 들어, 마스터 BMS(10)는 수학식 1 내지 8에 따른 감지 전압(VS)의 값을 테이블로 저장하고 있고, 측정된 감지 전압(VS)과 테이블에 저장된 값들을 비교하여 비교 결과에 따라 복수의 슬레이브 BMS(21-23)의 BMIC 중 동작하고 있는 BMIC의 개수 및 위치를 결정할 수 있다. 이때, 마스터 BMS(10)는 테이블에 저장된 값들 각각을 기준으로 대응하는 복수의 저항 범위를 설정하고, 측정된 감지 전압(VS)이 속하는 저항 범위에 따라 복수의 슬레이브 BMS(21-23)의 BMIC 중 동작하고 있는 BMIC의 개수 및 위치를 결정할 수 있다.
일 실시예를 통해 마스터 BMS(10)는 BMIC가 동작하지 않는 슬립 상태인 경우에도, 오동작, 노이즈, 소손 등에 의해 BMIC가 웨이크(wake) 상태이거나 BMIC에 누설 전류가 흐르는지를 체크할 수 있다.
도 1 및 도 2에서는 저항(55, 56, 57)이 슬레이브 BMS(21, 22, 23) 내부에 위치하는 것으로 도시되어 있으나, 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 저항(55, 56, 57)은 슬레이브 BMS(21, 22, 23)의 단자(P2)와 접점(N4) 사이에 연결될 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: 마스터 배터리 관리 시스템
21-23: 슬레이브 배터리 관리 시스템
31-33: 배터리 팩
40: 릴레이
211: BMIC
212: 다이오드
213: 릴레이
214: 커패시터
215: BJT

Claims (13)

  1. 복수의 배터리 팩 -상기 복수의 배터리 팩 각각은 복수의 배터리 셀을 포함 -;
    상기 복수의 배터리 팩 각각에 대하여, 배터리 팩을 관리하는 복수의 슬레이브 BMS -상기 복수의 슬레이브 BMS 각각은 대응하는 복수의 배터리 셀에 연결되어 복수의 셀 전압을 측정하는 BMIC 및 상기 BMIC가 동작할 때 온 되는 릴레이를 포함-;
    전원의 양단 사이에 연장된 배선상에, 상기 복수의 슬레이브 BMS에 대응하여 위치하는 복수의 제1 저항;
    상기 복수의 릴레이의 일단과 상기 배선 사이에 연결되어 있는 복수의 제2 저항 - 상기 복수의 릴레이의 타단은 상기 배선에 연결되어 있음 -;
    상기 배선상에, 상기 전원과 상기 복수의 제1 저항 사이에 연결되어 있는 제3 저항; 및
    상기 제3 저항, 상기 복수의 제1 저항, 및 상기 복수의 제2 저항 중 적어도 하나에 의해 상기 전원의 전압이 분배된 감지 전압에 기초하여 상기 복수의 BMIC 중 동작하는 BMIC의 위치 및 개수를 결정하는 마스터 BMS를 포함하는, 배터리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 슬레이브 BMS 각각은,
    상기 배터리 팩에 연결된 애노드를 포함하고 상기 릴레이와 포토모스 릴레이를 구성하는 다이오드; 및
    상기 다이오드의 캐소드에 연결되어 있는 일단 및 상기 BMIC에 연결되어 있는 타단을 포함하고 상기 BMIC의 제어에 따라 동작하여 상기 BMIC에 전력을 공급하는 트랜지스터를 포함하는, 배터리 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 슬레이브 BMS 각각은,
    상기 다이오드에 병렬 연결되어 있는 커패시터를 더 포함하는, 배터리 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제3 저항의 일단은 상기 전원에 연결되어 있고, 상기 제3 저항의 타단은 상기 복수의 제1 저항 중 하나의 일단에 연결되어 있으며, 상기 복수의 슬레이브 BMS 중 하나의 릴레이의 타단이 상기 복수의 제1 저항 중 하나의 일단에 연결되어 있는, 배터리 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 하나의 슬레이브 BMS의 릴레이의 일단이 상기 복수의 제2 저항 중 하나의 일단에 연결되어 있고, 상기 복수의 제2 저항 중 하나의 타단이 상기 배선에 연결되어 있는, 배터리 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 제1 저항 중 다른 하나의 일단이 상기 복수의 저항 중 하나의 타단에 연결되어 있고,
    상기 복수의 슬레이브 BMS 중 다른 하나의 릴레이의 타단이 상기 복수의 제1 저항 중 다른 하나의 일단에 연결되어 있는, 배터리 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 다른 하나의 슬레이브 BMS의 릴레이의 일단이 상기 복수의 제2 저항 중 다른 하나의 일단에 연결되어 있고, 상기 복수의 제2 저항 중 다른 하나의 타단이 상기 배선에 연결되어 있는, 배터리 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 마스터 BMS는,
    상기 복수의 릴레이의 온 또는 오프에 따라 상기 전원의 전압이 분배된 전압들에 대한 정보를 저장하고, 상기 감지 전압과 상기 정보를 비교하여 상기 복수의 BMIC 중 동작하는 BMIC의 개수 및 위치를 결정하는, 배터리 시스템.
  9. 전원의 일단에 연결되어 있는 일단을 포함하는 제1 저항;
    상기 제1 저항의 타단과 상기 전원의 타단 사이에 직렬 연결되어 있는 복수의 제2 저항;
    상기 복수의 제2 저항 각각에 대하여, 제2 저항의 일단과 상기 전원의 타단 사이에 직렬 연결되어 있는 복수의 릴레이 및 복수의 제3 저항;
    상기 복수의 릴레이 각각에 대하여, 포토모스 릴레이를 구성하는 복수의 다이오드;
    상기 복수의 다이오드가 도통될 때 전력을 공급받는 복수의 BMIC; 및
    상기 제1 저항, 상기 복수의 제2 저항, 및 상기 복수의 제3 저항 중 적어도 하나에 의해 상기 전원의 전압이 분배된 감지 전압에 기초하여 상기 복수의 BMIC 중 동작하는 BMIC의 위치 및 개수를 결정하는 마스터 BMS를 포함하는, 배터리 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 제2 저항 중 하나의 일단이 상기 제1 저항의 타단에 연결되어 있고, 상기 복수의 릴레이 중 하나의 일단이 상기 복수의 제2 저항 중 하나의 일단에 연결되어 있으며, 상기 복수의 제3 저항 중 하나의 일단이 상기 복수의 릴레이 중 하나의 타단에 연결되어 있고, 상기 복수의 제3 저항 중 하나의 타단이 상기 전원의 타단에 연결되어 있는, 배터리 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 제2 저항 중 다른 하나의 일단이 상기 복수의 제2 저항 중 하나의 타단에 연결되어 있고, 상기 복수의 릴레이 중 다른 하나의 일단이 상기 복수의 제2 저항 중 다른 하나의 일단에 연결되어 있으며, 상기 복수의 제3 저항 중 다른 하나의 일단이 상기 복수의 릴레이 중 다른 하나의 타단에 연결되어 있고, 상기 복수의 제3 저항 중 다른 하나의 타단이 상기 전원의 타단에 연결되어 있는, 배터리 시스템.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 다이오드 각각에 대하여 병렬 연결되어 있는 복수의 커패시터를 더 포함하는, 배터리 시스템.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 마스터 BMS는,
    상기 복수의 릴레이의 온 또는 오프에 따라 상기 전원의 전압이 분배된 전압들에 대한 정보를 저장하고, 상기 감지 전압과 상기 정보를 비교하여 상기 복수의 BMIC 중 동작하는 BMIC의 개수 및 위치를 결정하는, 배터리 시스템.
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