WO2011031066A2 - 배터리 관리 시스템의 전원 입력 제어 회로 - Google Patents

배터리 관리 시스템의 전원 입력 제어 회로 Download PDF

Info

Publication number
WO2011031066A2
WO2011031066A2 PCT/KR2010/006127 KR2010006127W WO2011031066A2 WO 2011031066 A2 WO2011031066 A2 WO 2011031066A2 KR 2010006127 W KR2010006127 W KR 2010006127W WO 2011031066 A2 WO2011031066 A2 WO 2011031066A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
battery
management system
terminal
battery management
cell
Prior art date
Application number
PCT/KR2010/006127
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2011031066A3 (ko
Inventor
이정용
Original Assignee
주식회사 레오모터스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 레오모터스 filed Critical 주식회사 레오모터스
Publication of WO2011031066A2 publication Critical patent/WO2011031066A2/ko
Publication of WO2011031066A3 publication Critical patent/WO2011031066A3/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/441—Methods for charging or discharging for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0413—Large-sized flat cells or batteries for motive or stationary systems with plate-like electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery management system, and more particularly, to a power input control circuit of a battery management system that can be used in an automobile utilizing electrical energy.
  • An electric vehicle is a vehicle using a battery engine operated by electric energy output from a battery. Such an electric vehicle uses no battery as a main power source because a plurality of secondary cells capable of charging and discharging are used as a pack has no exhaust gas and has a very small noise.
  • a hybrid vehicle is an intermediate vehicle between an automobile using an internal combustion engine and an electric vehicle, and a vehicle using two or more power sources such as an internal combustion engine and a battery engine.
  • a hybrid vehicle of a hybrid type has been developed, such as using a fuel cell that directly generates an electric energy by chemical reaction while continuously supplying an internal combustion engine and hydrogen and oxygen, or uses a battery and a fuel cell.
  • the vehicle using electric energy has a direct effect on the performance of the battery. Therefore, the performance of each battery cell must be excellent, and each battery cell is measured by measuring the voltage of each battery cell and the voltage and current of the entire battery.
  • the battery management system (BMS) that can efficiently manage the charging and discharging of the (BMS) is urgently required.
  • the present invention relates to a power input control of a battery management system, which can stably configure a connection between a battery cell and a battery management system, and to control power input of a battery management system that can more accurately control a power input of a battery management system. To provide a circuit.
  • a power input control circuit of a battery management system that can be used in a vehicle using electrical energy according to an embodiment of the present invention and the first terminal connected to the positive side of the battery and A first connector including a second terminal connected to the negative side of the battery, and receiving a signal for sensing power supply to the battery management system and a voltage of the battery through the first terminal and the second terminal; A shunt resistor connected between the negative side of the battery, the negative side of the load and a battery node of the battery management system; A second connector having a first terminal connected to one terminal of the shunt resistor to receive a signal for sensing the battery side current, and a second terminal connected to the other terminal of the shunt resistor; And a resistor connected between the first terminal of the first connector and the positive terminal of the battery.
  • Battery management system Battery management system
  • the power input control circuit is characterized in that the positive terminal of the charger for charging the battery is connected to the positive side of the battery, further comprising a charger node for connecting with the negative terminal of the charger.
  • said power input circuit further comprises a fuse for interrupting power supply and voltage transfer from said first terminal of said first connector to said battery management system.
  • the power input control circuit of the battery management system 100 can stably configure a connection between the battery cell and the battery management system, and more accurately control the power input of the battery management system.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of a battery management system 100 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a connection relationship between the battery cell 200 and the battery management system 100 and power input control shown in FIG. 1.
  • BMS battery management system
  • MPU micro process unit
  • overcharge protection unit 106 input control unit
  • resistance 202 shunt resistance
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of a battery management system 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the battery management system 100 is connected to a battery cell 200, a load, and a charger.
  • a resistor 201 is connected between the battery management system 100 and the positive side of the battery cell 200, and a shunt resistor 202 is connected between the negative side of the battery cell 200.
  • the shunt resistor 202 functions to sense current.
  • the fuse 203 is connected between the positive side of the battery cell 200 and the positive terminal of the load.
  • the battery cell 200 is composed of a lithium-ion polymer battery, and is a battery module consisting of 13 battery cells. Each battery cell is 4.3V per cell and the total voltage is 55.9V.
  • the battery management system 100 may measure the remaining capacity, current, voltage, and battery temperature of the battery.
  • the battery management system 100 includes a driver for driving a 10 point LED for a state of charge (SOC) display and performs overcharge protection and cell balancing functions.
  • SOC state of charge
  • the battery management system 100 may include a micro process unit 101, a residual capacity detector, a current detector, a voltage detector, a battery state detector 102 including a temperature detector, a cell balancer 103, an overcharge protector 104, The power supply unit 105, the input control unit 106, the output control unit 107, the SOC display unit 108, and the communication unit 109 are included.
  • the micro process unit 101 controls the overall operation of the battery management system 100.
  • the micro process unit 101 outputs control signals for controlling each component module of the battery management system 100 and controls each component module according to a signal input through an external input means.
  • the voltage of the battery cell 200 is sensed to turn on / off the operation of the overcharge protection unit 104 by comparing with a predetermined reference voltage, and the cell balancing operation is turned on / off by measuring the cell voltage of the battery cell 200.
  • the charging and discharging of the battery cell 200 is controlled by turning off.
  • the SOC display unit 108 is controlled according to an SOC display command input from the outside to display the SOC.
  • the battery state detector 102 detects the remaining capacity, current, voltage, and temperature of the battery. Here, residual capacity, voltage, and temperature detection is performed for each battery cell, that is, 13 battery cells, and the current senses the flow on the high current path through the shunt resistor 202.
  • the temperature detector includes a connector for connecting 13 thermistors to the respective battery cells Cell 1, Cell 2,... Cell 13 to detect each cell temperature.
  • the cell voltage detector is configured at each of the battery cells (Cell 1, Cell 2, .... Cell 13) at the positive side of Cell 1, the negative side of Cell 1 and the positive side of Cell2. Measure the voltage on cell 1.
  • the cell voltage detector includes a connector using 14 pins connected to the battery cells 200 for cell voltage measurement to detect each cell voltage. The detected cell voltage is used for overcharge protection, overdischarge protection, and cell balancing.
  • the cell balancing unit 103 balances the state of charge of each battery cell.
  • the cells with a relatively high state of charge are discharged and the cells with a relatively low state of charge are charged.
  • Such a cell balancing operation can make the charging voltage of each cell uniform by sensing the voltage of each battery cell and discharging the cells above the reference voltage.
  • the overcharge protection unit 104 sets the overcharge protection flag when the charging voltage of the battery cell 200 is equal to or greater than a predetermined voltage, for example, 55.9 V (4.3 V / cell), and the MPU 101 sets the overcharge protection flag. Therefore, a control signal is sent to prohibit further charging and activates the protection circuit.
  • the control signal is a charge blocking signal, which blocks the charging FET located in the large current path to stop charging.
  • the overcharge protection unit 104 may set an overcharge protection flag by detecting not only a cell voltage but also a current and a temperature.
  • the power supply unit 105 receives power from the battery cell 200.
  • the battery management system 100 receives power from the battery cell 200 through a 2-pin connector, a fuse is connected to the battery management system 100, and is connected between the positive terminal of the battery cell 200 and the connector. A resistor of a predetermined size is connected.
  • a DC-DC converter (not shown) may be used to use the voltage from the battery cell 200 as an internal power supply (VCC).
  • the input control unit 106 transmits an input signal from the outside, for example, an ACC key of the vehicle or an input signal of the SOC display switch to the battery management system 100.
  • the output control unit 107 functions to transmit a control signal from the micro process unit 101 to external protection circuits.
  • the output control unit 107 transmits a control signal from the micro process unit 101, for example, an overcharge protection circuit operation signal, a cell balancing circuit operation signal, and an over discharge protection circuit operation signal to external protection circuits.
  • the output control unit 107 may include a circuit for preventing a malfunction of each of the protection circuits, for example, a circuit including a transistor, an optocoupler, and a diode.
  • the SOC display unit 108 controls to display the current charging state of the battery cell 200 as 10 LEDs according to an external input signal, that is, an SOC display switch input signal.
  • the SOC display 108 includes an LED driver for driving the LEDs.
  • the SOC display 108 is connected to an LED connected to the battery management system 100 through a connector consisting of 14 pins. Ten pins are connected to ten diodes, and the output signal through the ten pins, the LED control signal, is an open collector signal. Internal power is supplied to the LEDs through the two pins, which are grounded. Alternatively, the external power supply Vsupply may be supplied to the LED without using the internal power supply VCC.
  • one LED lighting means 10% SOC, and one LED lighting is made for SOC of 5% or more.
  • the communication unit 109 is a module for communicating between components of the battery management system 100 or between the battery management system 100 and an external device.
  • the communication unit 109 may be an RS232C interface.
  • FIG. 2 is a schematic circuit diagram of a connection relationship between a battery cell 200 and a battery management system 100 and a power input control part shown in FIG. 1.
  • the battery management system 100 includes a first connector 121, a second connector 122, a battery node 123, a charger node 124, and a fuse 125.
  • the first connector 121 connects the battery cell 200 and the battery management system 100 to supply power to the battery management system 100 and to perform voltage sensing of the battery cell 200.
  • the first terminal of the first connector is connected with the positive side of the battery cell 200, and the second terminal is connected with the negative side of the battery cell 200.
  • a resistor of a predetermined size is connected between the first terminal and the positive side of the battery cell 200.
  • the resistor has a size of 20 ohms / 0.5 watts, which prevents direct power to the battery management system 100 and serves as a pre-charge.
  • a shunt resistor 202 is connected between the battery cell 200 and the battery management system 100.
  • One side of the shunt resistor is connected to the negative side of the battery cell 200, and is connected to the battery node 123 of the battery management system 100 to sense a current on the high current path.
  • a shunt resistor is a device that joins copper and manganese with a continuous electron beam, and is used to measure a fine current value by using different resistance values at both ends of the device.
  • First and second terminals of the second connector 122 are connected to one terminal and the other terminal of the shunt resistor 202.
  • the current value sensed through the shunt resistor 202 is provided to the micro process unit 101 of the battery management system 100 via the second connector 122.
  • the battery node 123 is connected to the other terminal of the shunt resistor 202, and the charger node 124 is connected to the negative terminal of the charger.
  • the fuse 125 is connected to the first terminal of the first connector 121 to block power supply and voltage transfer from the first terminal to the battery management system 100 at the time of overvoltage supply.
  • the fuse 203 is located in a large current path to block excessive current when flowing to the load.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명은 배터리 관리 시스템의 전원 입력 제어 회로에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템(100)의 전원 입력 제어 회로는 배터리 셀과 배터리 관리 시스템간의 연결을 안정적으로 구성할 수 있으며, 배터리 관리 시스템의 전원 입력을 더욱 정확하게 제어할 수 있다.

Description

배터리 관리 시스템의 전원 입력 제어 회로
본 발명은 배터리 관리 시스템에 관한 것으로, 특히, 전기 에너지를 이용하는 자동차에 사용될 수 있는 배터리 관리 시스템의 전원 입력 제어 회로에 관한 것이다.
가솔린이나 중유를 주연료로 사용하는 내연 엔진을 이용하는 자동차는 대기오염 등 공해발생에 심각한 영향을 주고 있다. 따라서 최근에는 공해발생을 줄이기 위하여, 전기 자동차 또는 하이브리드(Hybrid) 자동차의 개발에 많은 노력을 기울이고 있다.
전기 자동차는 배터리(battery)에서 출력되는 전기에너지에 의해 동작하는 배터리 엔진을 이용하는 자동차이다. 이러한 전기 자동차는 충방전이 가능한 다수의 2차 전지(cell)가 하나의 팩(pack)으로 형성된 배터리를 주동력원으로 이용하기 때문에 배기가스가 전혀 없으며 소음이 아주 작은 장점이 있다.
한편, 하이브리드 자동차라 함은 내연 엔진을 이용하는 자동차와 전기 자동차의 중간 단계의 자동차로서, 두 가지 이상의 동력원, 예컨대 내연 엔진 및 배터리 엔진을 사용하는 자동차이다. 현재에는, 내연 엔진과 수소와 산소를 연속적으로 공급하면서 화학반응을 일으켜 직접 전기 에너지를 얻는 연료 전지를 이용하거나, 배터리와 연료 전지를 이용하는 등 혼합된 형태의 하이브리드 자동차가 개발되고 있다.
이와 같이 전기 에너지를 이용하는 자동차는 배터리의 성능이 자동차의 성능에 직접적인 영향을 미치므로, 각 전지 셀의 성능이 뛰어나야 할 뿐만 아니라 각 전지 셀의 전압, 전체 배터리의 전압 및 전류를 측정하여 각 전지 셀의 충방전을 효율적으로 관리할 수 있는 배터리 관리 시스템(Battery Managament System, 이하 BMS)이 절실히 요구되는 실정이다.
본 발명은 배터리 관리 시스템의 전원 입력 제어에 관한 것으로, 배터리 셀과 배터리 관리 시스템간의 연결을 안정적으로 구성할 수 있으며, 배터리 관리 시스템의 전원 입력을 더욱 정확하게 제어할 수 있는 배터리 관리 시스템의 전원 입력 제어 회로를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 에너지를 이용하는 자동차에 사용될 수 있는 배터리 관리 시스템(Battery management system)의 전원 입력 제어 회로는 배터리의 포지티브측과 접속된 제1 단자 및 상기 배터리의 네거티브 측과 접속된 제2 단자를 포함하고, 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자를 통해 상기 배터리 관리 시스템으로의 전원 공급과 상기 배터리의 전압을 감지하는 신호가 입력되는 제1 커넥터; 상기 배터리의 네거티브 측과, 부하의 네거티브 측 및 상기 배터리 관리 시스템의 배터리 노드 사이에 접속된 션트 저항; 제1 단자가 상기 션트 저항의 일측 단자와 접속되어 상기 배터리 측 전류를 감지하는 신호가 입력되고, 제2 단자가 상기 션트 저항의 타측 단자와 접속된 제2 커넥터; 및 상기 제1 커넥터의 제1 단자와 상기 배터리의 포지티브 단자 사이에 접속된 저항을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 전원 입력 제어 회로는 상기 배터리를 충전하기 위한 충전기의 포지티브 단자는 상기 배터리의 포지티브측과 연결되고, 상기 충전기의 네거티브 단자와 연결하기 위한 충전기 노드를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 전원 입력 회로는 상기 제1 커넥터의 제1 단자로부터 상기 배터리 관리 시스템으로의 전원 공급 및 전압 전달을 차단하기 위한 퓨즈를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템(100)의 전원 입력 제어 회로는 배터리 셀과 배터리 관리 시스템간의 연결을 안정적으로 구성할 수 있으며, 배터리 관리 시스템의 전원 입력을 더욱 정확하게 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템(100)의 개략적인 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 배터리 셀(200)과 배터리 관리 시스템(100)의 연결 관계와 전원 입력 제어를 설명하기 위한 회로도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 배터리 관리 시스템(BMS) 101: 마이크로 프로세스 유닛(MPU)
102: 배터리 상태 검출부 103: 셀 밸런싱부
104: 과충전 보호부 106: 입력 제어부
107: 출력 제어부 108: SOC 표시부
109: 통신부 200: 배터리 셀
201: 저항 202: 션트 저항
203: 퓨즈
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 수 있다.
또한, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명을 가장 적절하게 표현할 수 있도록 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템(100)의 개략적인 블록도이다.
도 1을 참조하면, 배터리 관리 시스템(100)은 배터리 셀(200), 부하, 충전기와 접속된다. 배터리 관리 시스템(100)과 배터리 셀(200)의 포지티브 측 사이에 저항(201)이 접속되어 있으며, 배터리 셀(200)의 네거티브 측 사이에 션트 저항(202)이 접속되어 있다. 여기서, 션트 저항(202)은 전류를 감지하는 기능을 한다. 또한, 배터리 셀(200)의 포지티브 측과 부하의 포지티브 단자 사이에 퓨즈(203)가 접속되어 있다. 여기서, 배터리 셀(200)은 리튬-이온 폴리머 배터리로 구성되고, 13개의 배터리 셀들로 이루어진 배터리 모듈이다. 각각의 배터리 셀은 셀당 4.3V이고, 총 전압은 55.9V이다.
배터리 관리 시스템(100)은 배터리의 잔여 용량, 전류, 전압 및 배터리 온도를 측정할 수 있다. 또한, 배터리 관리 시스템(100)은 SOC(State Of Charge) 디스플레이를 위한 10 포인트 LED를 구동하기 위한 드라이버를 포함하며, 과충전 보호, 셀 밸런싱 기능을 수행한다.
배터리 관리 시스템(100)은 마이크로 프로세스 유닛(101), 잔여 용량 검출부, 전류 검출부, 전압 검출부, 온도 검출부를 포함하는 배터리 상태 검출부(102), 셀 밸런싱부(103), 과충전 보호부(104), 전원부(105), 입력 제어부(106), 출력 제어부(107), SOC 표시부(108), 통신부(109)를 포함한다.
마이크로 프로세스 유닛(101)은 배터리 관리 시스템(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 마이크로 프로세스 유닛(101)은 배터리 관리 시스템(100)의 각각의 구성 모듈을 제어하기 위한 제어 신호들을 출력하고, 외부 입력 수단을 통해 입력된 신호에 따라 각각의 구성 모듈을 제어한다. 예를 들면 배터리 셀(200) 전압을 센싱하여 소정의 기준 전압과 비교하여 과충전 보호부(104)의 동작을 온/오프 시키며, 배터리 셀(200)의 셀 전압을 측정하여 셀 밸런싱 동작을 온/오프 시켜 배터리 셀(200)의 충방전을 제어한다. 또한, 외부로부터 입력된 SOC 디스플레이 명령에 따라 SOC 표시부(108)를 제어하여 SOC를 디스플레이한다.
*배터리 상태 검출부(102)는 배터리의 잔여 용량, 전류, 전압, 온도를 검출한다. 여기서, 잔여 용량, 전압, 온도 검출은 각각의 배터리 셀, 즉 13개의 배터리 셀에 대해 수행하고, 전류는 션트 저항(202)을 통해 대전류 경로 상의 흐름을 감지한다.
온도 검출을 위해, 온도 검출부는 각각의 배터리 셀들(Cell 1, Cell 2, .... Cell 13)에 13개의 서미스터(Thermister)를 연결시키는 커넥터를 구비하여 각각의 셀 온도를 검출한다.
셀 전압 검출을 위해, 셀 전압 검출부는 각각의 배터리 셀들(Cell 1, Cell 2, .... Cell 13)에서, Cell 1의 포지티브측과, Cell 1의 네거티브 측과 Cell2의 포지티브측의 접점에서 Cell 1의 전압을 측정한다. 셀 전압 검출부는 셀 전압 측정을 위해 배터리 셀들(200)과 연결시키는 14개 핀을 사용하는 커넥터를 구비하여 각각의 셀 전압을 검출한다. 여기서 검출된 셀 전압은 과충전 보호, 과방전 보호, 셀 밸런싱에 사용된다.
셀 밸런싱부(103)는 각각의 배터리 셀의 충전상태의 균형을 맞춘다. 충전상태가 비교적 높은 셀은 방전시키고 충전상태가 비교적 낮은 셀은 충전시킨다. 이러한 셀 밸런싱 동작은 각각의 배터리 셀의 전압을 감지하여 기준전압 이상인 셀들에 대해 방전을 함으로써 각각의 셀들의 충전전압을 균일하게 할 수 있다.
과충전 보호부(104)는 배터리 셀(200)의 충전 전압이 일정 전압, 예를 들면 55.9V(4.3V/cell)이상이면, 과충전 보호 플래그를 설정하고, MPU(101)는 설정된 과충전 보호 플래그에 따라 더 이상의 충전을 금지하는 제어 신호를 보내 보호 회로를 동작을 시킨다. 여기서, 제어 신호는 충전 차단 신호로 대전류 경로 상에 위치한 충전 FET를 차단하여 충전이 멈추게 한다. 과충전 보호부(104)는 셀 전압뿐만 아니라 전류, 온도 등을 검출하여 과충전 보호 플래그를 설정할 수 있다.
전원부(105)는 배터리 셀(200)로부터 전원을 공급받는다. 여기서, 배터리 관리 시스템(100)은 배터리 셀(200)로부터 2핀 커넥터를 통해 전원을 공급받고, 배터리 관리 시스템(100) 내부에 퓨즈가 연결되고, 배터리 셀(200)의 포지티브 단자와 커넥터 사이에는 소정 크기의 저항이 접속된다. 선택적으로 배터리 셀(200)로부터의 전압을 내부 전원(VCC)로 사용하기 위한 DC-DC 컨버터(미도시)를 포함할 수 있다.
입력 제어부(106)는 외부로부터의 입력 신호, 예를 들면 자동차의 ACC 키 또는 SOC 디스플레이 스위치의 입력 신호를 배터리 관리 시스템(100)에 전달하는 기능을 한다.
출력 제어부(107)는 마이크로 프로세스 유닛(101)으로부터의 제어 신호를 외부의 보호 회로들에 전달하는 기능을 한다. 출력 제어부(107)는 마이크로 프로세스 유닛(101)으로부터의 제어 신호, 예를 들면 과충전 보호 회로 동작 신호, 셀 밸런싱 회로 동작 신호, 과방전 보호 회로 동작 신호를 외부 보호 회로들에 전달한다. 여기서, 출력 제어부(107)는 각각의 보호 회로들의 오작동을 방지하기 위한 구성, 예를 들면 트랜지스터, 광 커플러, 다이오드를 포함하는 회로를 포함할 수 있다.
SOC 표시부(108)는 외부의 입력 신호, 즉 SOC 디스플레이 스위치 입력 신호에 따라 현재 배터리 셀(200)의 충전 상태를 10개의 LED로 표시하도록 제어한다. SOC 표시부(108)는 LED를 구동하기 위한 LED 드라이버를 포함한다. SOC 표시부(108)는 14개의 핀으로 구성된 커넥터를 통해 배터리 관리 시스템(100)과 접속되어 있는 LED와 연결된다. 10개의 핀은 10개의 다이오드와 접속되고, 10개의 핀을 통한 출력 신호, LED 제어 신호는 개방 컬렉터(open collector) 신호이다. 2개의 핀을 통해 내부 전원이 LED에 공급되고, 2개의 핀은 접지된다. 선택적으로, 내부 전원(VCC)을 이용하지 않고, 외부 전원(Vsupply)을 LED에 공급할 수도 있다. 여기서, 1개의 LED 점등은 10%의 SOC를 의미하고, 5%이상의 SOC에 대해서 1개의 LED 점등이 이루어진다. 따라서, 36%의 SOC인 경우에는 4개의 LED가 켜지도록 제어된다. 여기서, SOC 표시는 외부의 SOC 디스플레이 스위치를 사용자가 누르면, 이에 따른 입력 신호가 입력 커넥터를 통해 배터리 관리 시스템(100)에 입력된다. 이와 관련하여 도 2를 참조하여 후술한다.
통신부(109)는 배터리 관리 시스템(100)의 구성 모듈들 간에 또는 배터리 관리 시스템(100)과 외부장치와 통신을 하기 위한 모듈이다. 예를 들면, 통신부(109)는 RS232C 인터페이스일 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 배터리 셀(200)과 배터리 관리 시스템(100)의 접속 관계와 전원 입력 제어 부분에 대한 개략적인 회로도이다.
도 2를 참조하면, 배터리 관리 시스템(100)은 제1 커넥터(121), 제2 커넥터(122), 배터리 노드(123) 및 충전기 노드(124)와 퓨즈(125)를 포함한다.
제1 커넥터(121)는 배터리 셀(200)과 배터리 관리 시스템(100)을 접속시켜 배터리 관리 시스템(100)의 전원을 공급하고, 배터리 셀(200)의 전압 감지를 수행하도록 한다. 제1 커넥터의 제1 단자는 배터리 셀(200)의 포지티브 측과 접속되고, 제2 단자는 배터리 셀(200)의 네거티브 측과 접속된다. 여기서 제1 단자와 배터리 셀(200)의 포지티브 측 사이에 소정 크기의 저항이 접속된다. 바람직하게, 저항은 20 옴/0.5와트의 크기를 가지며, 이 저항은 배터리 관리 시스템(100)으로 직접적으로 전원이 공급되지 않도록 하며, 선충전(pre-charge) 역할을 수행한다.
배터리 셀(200)과 배터리 관리 시스템(100) 사이에는 션트 저항(202)이 접속된다. 션트 저항은 배터리 셀(200)의 네거티브 측에 일측 단자가 접속되며, 배터리 관리 시스템(100)의 배터리 노드(123)에 접속되어 대전류 경로 상의 전류를 감지한다. 일반적으로 션트 저항은 구리와 망간을 연속 전자빔으로 접합하는 소자로서 소자 양단의 서로 다른 저항값을 이용하여 미세 전류값을 측정하는데 사용한다.
제2 커넥터(122)의 제1 및 제2 단자는 션트 저항(202)의 일측 단자 및 타측 단자와 접속된다. 션트 저항(202)을 통해 감지된 전류값은 제2 커넥터(122)를 통해 배터리 관리 시스템(100)의 마이크로 프로세스 유닛(101)에 제공된다.
배터리 노드(123)은 션트 저항(202)의 타측 단자가 연결되고, 충전기 노드(124)는 충전기의 네거티브 단자와 연결된다.
퓨즈(125)는 제1 커넥터(121)의 제1 단자와 접속되어, 과전압 공급시에 제1 단자로부터 배터리 관리 시스템(100)으로의 전원 공급 및 전압 전달을 차단한다.
퓨즈(203)는 대전류 경로상에 위치하여 부하로 과도한 전류가 흐르는 경우 이를 차단한다.
이제까지 본 발명에 대하여 바람직한 실시 예를 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명을 구현할 수 있음을 이해할 것이다. 그러므로 상기 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 한다.

Claims (3)

  1. 전기 에너지를 이용하는 자동차에 사용될 수 있는 배터리 관리 시스템(Battery management system)의 전원 입력 제어 회로에 있어서,
    배터리의 포지티브측과 접속된 제1 단자 및 상기 배터리의 네거티브 측과 접속된 제2 단자를 포함하고, 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자를 통해 상기 배터리 관리 시스템으로의 전원 공급과 상기 배터리의 전압을 감지하는 신호가 입력되는 제1 커넥터;
    상기 배터리의 네거티브 측과, 부하의 네거티브 측 및 상기 배터리 관리 시스템의 배터리 노드 사이에 접속된 션트 저항;
    제1 단자가 상기 션트 저항의 일측 단자와 접속되어 상기 배터리 측 전류를 감지하는 신호가 입력되고, 제2 단자가 상기 션트 저항의 타측 단자와 접속된 제2 커넥터; 및
    상기 제1 커넥터의 제1 단자와 상기 배터리의 포지티브 단자 사이에 접속된 저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템의 전원 입력 제어 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리를 충전하기 위한 충전기의 포지티브 단자는 상기 배터리의 포지티브측과 연결되고, 상기 충전기의 네거티브 단자와 연결하기 위한 충전기 노드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템의 전원 입력 제어 회로.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 커넥터의 제1 단자로부터 상기 배터리 관리 시스템으로의 전원 공급 및 전압 전달을 차단하기 위한 퓨즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템의 전원 입력 제어 회로.
PCT/KR2010/006127 2009-09-10 2010-09-09 배터리 관리 시스템의 전원 입력 제어 회로 WO2011031066A2 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090085173A KR101028756B1 (ko) 2009-09-10 2009-09-10 배터리 관리 시스템의 전원 입력 제어 회로
KR10-2009-0085173 2009-09-10

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2011031066A2 true WO2011031066A2 (ko) 2011-03-17
WO2011031066A3 WO2011031066A3 (ko) 2011-07-07

Family

ID=43732945

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2010/006127 WO2011031066A2 (ko) 2009-09-10 2010-09-09 배터리 관리 시스템의 전원 입력 제어 회로

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101028756B1 (ko)
WO (1) WO2011031066A2 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103293478A (zh) * 2012-02-29 2013-09-11 天宇通讯科技(昆山)有限公司 电动车电池组能量计量指示装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004088985A (ja) * 2002-08-23 2004-03-18 Hyundai Motor Co Ltd 電気自動車のバッテリー温度管理方法、および管理システム
JP2006226788A (ja) * 2005-02-16 2006-08-31 Fuji Heavy Ind Ltd バッテリ管理システム
KR20070028906A (ko) * 2005-09-08 2007-03-13 삼성에스디아이 주식회사 제어신호 생성회로 및 이를 이용한 배터리 관리 시스템
KR20080023934A (ko) * 2006-09-12 2008-03-17 삼성에스디아이 주식회사 배터리 관리 시스템 및 구동 방법
KR20090064774A (ko) * 2007-12-17 2009-06-22 에이치케이산업(주) 안전성과 정확도가 우수한 2차 전지용 ｂｍｓ 모듈

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7710079B2 (en) * 2005-07-19 2010-05-04 Linear Technology Corporation Power manager and power managing method for battery-powered application

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004088985A (ja) * 2002-08-23 2004-03-18 Hyundai Motor Co Ltd 電気自動車のバッテリー温度管理方法、および管理システム
JP2006226788A (ja) * 2005-02-16 2006-08-31 Fuji Heavy Ind Ltd バッテリ管理システム
KR20070028906A (ko) * 2005-09-08 2007-03-13 삼성에스디아이 주식회사 제어신호 생성회로 및 이를 이용한 배터리 관리 시스템
KR20080023934A (ko) * 2006-09-12 2008-03-17 삼성에스디아이 주식회사 배터리 관리 시스템 및 구동 방법
KR20090064774A (ko) * 2007-12-17 2009-06-22 에이치케이산업(주) 안전성과 정확도가 우수한 2차 전지용 ｂｍｓ 모듈

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011031066A3 (ko) 2011-07-07
KR101028756B1 (ko) 2011-04-14
KR20110027188A (ko) 2011-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100846710B1 (ko) 배터리 관리 시스템 및 그의 구동 방법
KR100908716B1 (ko) 배터리 관리 시스템 및 그의 구동 방법
CN101165963B (zh) 电池管理系统及其驱动方法
WO2021101059A1 (ko) 절연저항 측정 장치 및 그 장치를 적용하는 배터리 시스템
WO2012091402A2 (ko) 배터리 시스템 관리 장치 및 방법
EP2874270A1 (en) Battery pack and electric vehicle
WO2014030839A1 (ko) 릴레이 제어 시스템 및 그 제어 방법
US20160059712A1 (en) Battery pack and hybrid vehicle including the battery pack
WO2010087661A2 (ko) 자동차용 휴대용 보조 전원 장치
CN101162844A (zh) 车辆的电池管理系统
WO2018105874A1 (ko) 배터리 팩 충전 시스템
WO2011159112A2 (en) Safety component by fuse at high voltage battery sensing line
WO2014084628A1 (ko) 배터리 전류 측정 장치 및 그 방법
KR20100062201A (ko) 배터리 관리 시스템 및 방법
WO2020004768A1 (ko) 보조 배터리를 구비한 하이브리드 에너지 저장 모듈 시스템
KR102319239B1 (ko) 배터리 팩
WO2011031067A2 (ko) 배터리 관리 시스템의 입출력 제어 회로
KR20160047633A (ko) 절연저항 측정장치 및 이를 포함하는 차량용 고전압 전원 분배 장치
WO2022014953A1 (ko) 배터리 관리 방법 및 그 방법을 제공하는 배터리 시스템
WO2017090980A1 (ko) 고전압 이차전지의 퓨즈 진단 장치
WO2018030636A1 (ko) 배터리 팩
WO2021085808A1 (ko) 온도 측정 장치, 이를 포함하는 배터리 장치 및 온도 측정 방법
WO2018088685A1 (ko) 배터리 팩
WO2011031066A2 (ko) 배터리 관리 시스템의 전원 입력 제어 회로
KR20110027189A (ko) 배터리 관리 시스템의 출력 제어 회로

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10815611

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10815611

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2