KR101628847B1 - Apparatus and method for detecting disconnection of wire in battery management system - Google Patents

Apparatus and method for detecting disconnection of wire in battery management system Download PDF

Info

Publication number
KR101628847B1
KR101628847B1 KR1020140165512A KR20140165512A KR101628847B1 KR 101628847 B1 KR101628847 B1 KR 101628847B1 KR 1020140165512 A KR1020140165512 A KR 1020140165512A KR 20140165512 A KR20140165512 A KR 20140165512A KR 101628847 B1 KR101628847 B1 KR 101628847B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
voltage
battery cell
switch
disconnection
Prior art date
Application number
KR1020140165512A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20160062575A (en
Inventor
박재성
Original Assignee
현대오트론 주식회사
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 현대오트론 주식회사 filed Critical 현대오트론 주식회사
Priority to KR1020140165512A priority Critical patent/KR101628847B1/en
Publication of KR20160062575A publication Critical patent/KR20160062575A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101628847B1 publication Critical patent/KR101628847B1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • 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
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 명세서는 배터리 관리 시스템의 단선 진단 장치에 관한 것으로서, 직렬 연결된 다수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈; 상기 배터리 모듈의 상기 배터리 셀 각각의 양극 및 음극과 와이어로 연결되어 상기 배터리 모듈의 배터리 셀들의 충방전 상태를 모니터링 및 제어하는 제어부; 상기 배터리 셀 각각에 병렬 연결되는 커패시터; 상기 배터리 셀 각각에 병렬 연결되어 상기 제어부를 통해서 각 배터리 셀을 방전하도록 스위칭 제어되는 방전 스위치 및 방전 저항; 소정 전압의 전원소스; 상기 배터리 모듈의 최하위 배터리 셀의 음극 단자와 일단이 연결되는 접지 라인; 상기 접지 라인의 타단과 상기 직류 전원소스 사이에 연결되어 상기 전원소스의 전압이 상기 최하위 배터리 셀의 커패시터로 인가되도록 제어되는 접지 스위치; 및 상기 방전 스위치의 스위칭 제어를 통해서 특정 배터리 셀의 양극 또는 음극 단자와 상기 제어부 사이에 연결된 상기 와이어의 단선 여부를 검출하는 단선 검출부를 포함한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a breakdown diagnostic apparatus for a battery management system, including a battery module including a plurality of battery cells connected in series; A control unit connected to the positive and negative electrodes of each of the battery cells of the battery module by a wire to monitor and control charge and discharge of the battery cells of the battery module; A capacitor connected in parallel to each of the battery cells; A discharging switch and a discharging resistor connected in parallel to each of the battery cells and controlled to be switched to discharge the battery cells through the controller; A power source having a predetermined voltage; A ground line connected at one end to a negative terminal of the lowest battery cell of the battery module; A ground switch connected between the other end of the ground line and the DC power source so that a voltage of the power source is applied to a capacitor of the lowest battery cell; And a disconnection detecting unit for detecting disconnection of the wire connected between the control unit and the positive or negative terminal of the specific battery cell through the switching control of the discharging switch.

Description

배터리 관리 시스템의 단선 진단 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING DISCONNECTION OF WIRE IN BATTERY MANAGEMENT SYSTEM} BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a battery management system,

본 명세서는 전기 에너지를 이용하는 장치에 사용될 수 있는 배터리 관리 시스템(Battery Management System)에 관한 것으로, 특히 배터리 셀들의 와이어 단선을 검출하는 장치 및 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a battery management system that can be used in an apparatus using electric energy, and more particularly, to an apparatus and method for detecting wire disconnection of battery cells.

최근 고전압의 배터리를 사용하는 산업기기, 가정기기 및 자동차 등 다양한 장치가 등장하고 있으며 특히 자동차 기술분야에서는 고전압 배터리 사용이 더욱 활발해지고 있다. In recent years, various devices such as industrial devices, home appliances and automobiles using high-voltage batteries have appeared, and especially in the field of automobile technology, the use of high-voltage batteries is becoming more active.

가솔린이나 중유 등의 화석연료를 주연료로 사용하는 내연 엔진을 이용하는 자동차는 대기오염 등 공해발생에 심각한 영향을 주고 있다. 따라서 최근에는 공해발생을 줄이기 위하여, 전기자동차 또는 하이브리드(Hybrid) 자동차의 개발에 많은 노력을 기울이고 있다.Automobiles that use internal combustion engines that use fossil fuels such as gasoline or heavy oil as the main fuel have a serious impact on pollution such as air pollution. Therefore, in recent years, efforts have been made to develop an electric vehicle or a hybrid vehicle in order to reduce pollution.

전기자동차(EV; electric Vehicle)는 석유 연료와 엔진을 사용하지 않고, 전기 배터리와 전기 모터를 사용하는 자동차를 말한다. 즉, 배터리에 축적된 전기로 모터를 회전시켜서 자동차를 구동시키는 전기자동차는 가솔린 자동차보다 먼저 개발되었으나, 배터리의 무거운 중량, 배터리 용량의 한계 및 충전에 걸리는 시간 등의 문제 때문에 상용화되지 못하다가 최근 에너지 및 환경 문제가 심각해지면서 1990년대부터 실용화를 위한 연구가 본격화 되었다.Electric vehicles (EVs) are vehicles that do not use petroleum fuels and engines but that use electric batteries and electric motors. That is, an electric vehicle that drives an automobile by rotating an electric motor that is accumulated in a battery is developed prior to a gasoline automobile, but is not commercialized because of problems such as a heavy weight of the battery, a limitation of the capacity of the battery, And environmental problems became serious, research for commercialization began in the 1990s.

한편, 최근 배터리 기술이 비약적으로 발전하면서 전기자동차 및 화석연료와 전기에너지를 적응적으로 사용하는 하이브리드 자동차(HEV)가 상용화되고 있다. HEV는 가솔린과 전기를 함께 동력원으로 사용하기 때문에 연비 개선 및 배기가스 저감 측면에서 긍정적인 평가를 받고 있으며, 완전한 전기 자동차로 진화하는 중간 역할을 할 것으로 기대되고 있다.On the other hand, hybrid technology (HEV) that uses electric vehicles, fossil fuels and electric energy adaptively is being commercialized as battery technology has been developed remarkably. Since HEV uses gasoline and electricity together as a power source, it is evaluated positively in terms of fuel efficiency improvement and exhaust gas reduction, and it is expected to play an intermediate role in evolving into a fully electric vehicle.

이러한 전기 에너지를 이용하는 HEV 및 EV 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.Since HEV and EV vehicles using such electric energy use a battery in which a plurality of rechargeable secondary cells are packed as a main power source, there is no exhaust gas and noise is small. have.

전기 에너지를 이용하는 자동차는 배터리의 성능이 자동차의 성능에 직접적인 영향을 미치므로, 각 전지 셀의 전압, 전체 배터리의 전압 및 전류 등을 측정하여 각 전지 셀의 충방전을 효율적으로 관리할 뿐만 아니라, 각 전지 셀을 센싱하는 셀 센싱 IC의 상태를 모니터링하여 해당 셀의 안정적인 컨트롤이 가능한 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)이 절실히 요구되는 실정이다.Since the performance of the battery directly affects the performance of the vehicle, a vehicle using electric energy can not only efficiently manage charge and discharge of each battery cell by measuring voltage of each battery cell, voltage and current of the entire battery, A battery management system (BMS) is required to monitor the state of a cell sensing IC that senses each battery cell to enable stable control of the corresponding cell.

도 1은 종래 기술에 따른 배터리 관리 시스템을 개략적으로 나타낸 회로도이다.1 is a circuit diagram schematically showing a battery management system according to the related art.

도 1을 참조하면, 차량용 배터리 관리 시스템은 복수의 배터리 셀들이 직렬로 연결된 배터리 팩(10) 및 배터리 제어회로(30)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a vehicle battery management system includes a battery pack 10 and a battery control circuit 30 in which a plurality of battery cells are connected in series.

배터리 팩(10)은 직렬 연결된 복수의 배터리 셀(C1, C2, C3)을 포함하며, 배터리 셀들(C1, C2, C3)에 충전된 고전압 직류 전력을 모터 등의 차량 전자 장치에 공급한다.The battery pack 10 includes a plurality of battery cells C1, C2 and C3 connected in series and supplies the high voltage DC electric power charged in the battery cells C1, C2 and C3 to a vehicle electronic device such as a motor.

배터리 제어회로(30)는 배터리 팩(10)과 연결되어 배터리 팩(10)의 충방전 상태를 모니터링하고, 배터리 팩(10)의 충방전 동작을 제어한다. 즉, 배터리 팩(10)의 배터리 셀(C1, C2, C3)들은 제어회로(30)와 각각 연결되어 제어회로(30)에서 각 셀의 충방전 상태를 모니터링하고 셀의 충방전 동작을 수행한다.The battery control circuit 30 is connected to the battery pack 10 to monitor the charging and discharging state of the battery pack 10 and controls the charging and discharging operations of the battery pack 10. [ That is, the battery cells C1, C2, and C3 of the battery pack 10 are connected to the control circuit 30 to monitor the charging / discharging state of each cell in the control circuit 30 and perform the charging / discharging operation of the cell .

이때, 셀들 간을 연결하는 와이어가 끊어져서 open이 발생되거나 또는 내부 저항이 높아지는 경우 배터리 팩(10) 내부로 흘러야 하는 충전 전류가 제어회로(30) 내부로 유입되어 제어회로(30)의 소손이 발생되는 것을 방지하기 위한 보호저항 R이 도시된 바와 같이 각셀과 제어회로(30) 사이에 구성된다. 그리고, 배터리 셀(C1, C2, C3)로부터 제어회로(30)로 입력되는 신호의 노이즈를 제거하기 위한 필터 역할을 하는 RC 회로가 배터리 팩(10)과 제어회로(30) 사이에 구성된다. At this time, when a wire connecting the cells is disconnected to cause an open or an internal resistance to become high, a charge current flowing into the battery pack 10 flows into the control circuit 30 and the control circuit 30 is burned out A protection resistor R is provided between each cell and the control circuit 30 as shown. An RC circuit serving as a filter for removing noise from a signal input from the battery cells C1, C2, and C3 to the control circuit 30 is configured between the battery pack 10 and the control circuit 30. [

또한, 배터리 팩(10)과 제어회로(30) 사이에는 셀간의 충전 전압의 밸런싱을 유지하기 위한 밸런싱 저항 r과 스위치 SW가 각 셀 별로 각각 병렬 연결되어 제어회로(30)의 제어 신호에 따라서 각 셀별로 셀 밸런싱을 위한 방전이 가능하다.Between the battery pack 10 and the control circuit 30, a balancing resistor r and a switch SW for maintaining the balancing of the charging voltage between cells are connected in parallel for each cell, Cells can be discharged for cell balancing.

그러나, 종래기술에 따르면 도시된 바와 같이, 각 셀과 제어회로(30) 사이에 형성된 와이어의 단선 D2을 확인할 수 있는 커버리지 K가 매우 작으며, 가장 최하위 셀 VC3의 음극과 GND를 연결하는 와이어의 단선 D1은 검출이 불가능하다는 문제점이 있다.However, according to the related art, as shown in the drawing, the coverage K that can identify the broken line D2 of the wire formed between each cell and the control circuit 30 is very small, and the wire connecting the cathode of the lowest cell VC3 to GND There is a problem that the disconnection D1 can not be detected.

본 명세서는 배터리 관리 시스템에서 배터리 셀과 제어기 간에 연결된 와이어의 단선을 보다 효율적으로 검출할 수 있는 단선 진단 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a device and method for detecting a breakage of a wire connected between a battery cell and a controller in a battery management system more efficiently.

또한, 가장 최하위 배터리 셀의 음극 단자와 연결된 접지 라인의 단선 유무를 검출할 수 있는 단선 진단 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide an apparatus and method for detecting a broken wire which can detect the presence or absence of disconnection of the ground line connected to the negative terminal of the lowest battery cell.

본 명세서의 일 실시예에 따르면, 배터리 관리 시스템의 단선 진단 장치는 직렬 연결된 다수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈; 상기 배터리 모듈의 상기 배터리 셀 각각의 양극 및 음극과 와이어로 연결되어 상기 배터리 모듈의 배터리 셀들의 충방전 상태를 모니터링 및 제어하는 제어부; 상기 배터리 셀 각각에 병렬 연결되는 커패시터; 상기 배터리 셀 각각에 병렬 연결되어 상기 제어부를 통해서 각 배터리 셀을 방전하도록 스위칭 제어되는 방전 스위치 및 방전 저항; 소정 전압의 전원소스; 상기 배터리 모듈의 최하위 배터리 셀의 음극 단자와 일단이 연결되는 접지 라인; 상기 접지 라인의 타단과 상기 직류 전원소스 사이에 연결되어 상기 전원소스의 전압이 상기 최하위 배터리 셀의 커패시터로 인가되도록 제어되는 접지 스위치; 및 상기 방전 스위치의 스위칭 제어를 통해서 특정 배터리 셀의 양극 또는 음극 단자와 상기 제어부 사이에 연결된 상기 와이어의 단선 여부를 검출하는 단선 검출부를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, a breakdown diagnosis apparatus of a battery management system includes a battery module including a plurality of battery cells connected in series; A control unit connected to the positive and negative electrodes of each of the battery cells of the battery module by a wire to monitor and control charge and discharge of the battery cells of the battery module; A capacitor connected in parallel to each of the battery cells; A discharging switch and a discharging resistor connected in parallel to each of the battery cells and controlled to be switched to discharge the battery cells through the controller; A power source having a predetermined voltage; A ground line connected at one end to a negative terminal of the lowest battery cell of the battery module; A ground switch connected between the other end of the ground line and the DC power source so that a voltage of the power source is applied to a capacitor of the lowest battery cell; And a disconnection detecting unit for detecting disconnection of the wire connected between the control unit and the positive or negative terminal of the specific battery cell through the switching control of the discharging switch.

상기 장치에서 단선 검출부는 상기 접지 스위치가 개방에서 닫힘으로 작동된 후 상기 최하위 배터리 셀과 병렬 연결된 상기 커패시터에 인가되는 전압을 측정하여 상기 전원소스에서 공급되는 상기 소정 전압과 실질적으로 동일한 전압값이 검출되면 정상으로 판단하며, 상기 소정 전압 보다 낮은 전압값이 검출되면 상기 접지 라인이 단선된 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.The disconnection detecting unit in the apparatus measures a voltage applied to the capacitor connected in parallel to the lowest battery cell after the ground switch is operated from the open to the closed state and detects a voltage value substantially equal to the predetermined voltage supplied from the power source And determines that the ground line is disconnected when a voltage value lower than the predetermined voltage is detected.

또한, 상기 배터리 모듈은 연속하여 직렬 연결된 제1 배터리 셀, 제2 배터리 셀 및 제3 배터리 셀을 포함하며, 상기 제2 배터리 셀의 양극에서 연결된 상기 와이어에 단선이 발생한 경우, 상기 단선 검출부는 상기 제2 배터리 셀의 전압을 Vc라 하고, 상기 제2 배터리 셀의 양극과 연결된 상기 제어부의 입력단에서 측정되는 전압을 V라 하고, 상기 제2 배터리 셀의 과방전 임계 전압을 VTH1이라 하고, 상기 제2 배터리 셀의 과충전 임계 전압을 VTH2라고 할 때, 상기 제1 내지 제3 배터리 셀의 방전 스위치를 모두 개방하였다가, 상기 제2 배터리 셀의 방전 스위치를 닫은 후 다시 개방하였을 때 측정된 상기 전압 V가 상기 VTH1 보다 작으면 상기 와이어에 단선이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.In addition, the battery module may include a first battery cell, a second battery cell and a third battery cell connected in series, and when a wire is connected to the wire connected at the anode of the second battery cell, The voltage of the second battery cell is Vc, the voltage measured at the input terminal of the control unit connected to the anode of the second battery cell is V, the over-discharge threshold voltage of the second battery cell is V TH1 , When the overcharge threshold voltage of the second battery cell is V TH2 , the discharging switches of the first to third battery cells are all opened, and when the discharging switch of the second battery cell is opened and then opened again, And determines that a disconnection has occurred in the wire if the voltage V is less than V TH1 .

또한, 상기 제1 내지 제3 배터리 셀의 방전 스위치를 모두 개방하였다가, 상기 제2 배터리 셀의 방전 스위치를 닫은 후 다시 개방하였을 때 측정된 상기 전압 V가 상기 VTH1 보다 작고, 이후, 제2 배터리 셀의 방전 스위치를 개방한 상태에서 제1 배터리 셀 및 제3 배터리 셀의 방전 스위치를 닫았다가 다시 개방한 후 측정한 상기 전압 V가 상기 VTH2보다 크면 상기 와이어에 단선이 발생한 것으로 판단한다.The voltage V measured when the discharging switches of the first to third battery cells are all opened and then the discharging switch of the second battery cell is closed and then opened again is smaller than the V TH1 , It is determined that a disconnection occurs in the wire if the voltage V measured after the discharge switch of the first battery cell and the third battery cell is closed after the discharge switch of the battery cell is opened and then the measured voltage is greater than V TH2 .

또한, 상기 제어부, 상기 방전 스위치, 상기 전원소스, 상기 접지 스위치 및 상기 단선 검출부는 집적회로(IC)로 구성되며, 상기 집적회로와 상기 배터리 모듈은 다수의 상기 와이어를 통해서 연결되는 것을 특징으로 한다.The control unit, the discharge switch, the power source, the ground switch, and the disconnection detecting unit may be formed of an integrated circuit (IC), and the integrated circuit and the battery module may be connected through a plurality of wires .

본 명세서의 일 실시예에 따르면, 배터리 셀과 제어기 간에 연결된 와이어의 단선을 검출할 수 있는 단선 진단 장치 및 방법이 제공되는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided an apparatus and method for diagnosing a broken wire which can detect a broken wire of a wire connected between a battery cell and a controller.

또한, 본 명세서의 일 실시예에 따르면, 가장 최하위 배터리 셀의 음극 단자와 연결된 접지 라인의 단선 유무를 검출할 수 있는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to detect the presence or absence of disconnection of the ground line connected to the negative terminal of the lowest battery cell.

또한, 본 명세서의 일 실시예에 따르면, 배터리 관리 시스템에서 보다 넓은 범위의 와이어 단선 검출이 가능한 효과가 있다.Further, according to the embodiment of the present invention, there is an effect that a wider range of wire disconnection can be detected in the battery management system.

도 1은 종래 기술에 따른 배터리 관리 시스템의 회로도이다.
도 2는 본 명세서의 일실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 단선 진단 장치의 회로도이다.
도 3은 본 명세서의 일실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 접지 라인의 단선 진단 방법을 설명하기 위한 참고도이다.
도 4는 본 명세서의 다른 일실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 단선 진단 장치의 회로도이다.
도 5는 본 명세서의 다른 일실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 단선 진단 방법을 설명하기 위한 참고도이다.1 is a circuit diagram of a conventional battery management system.
2 is a circuit diagram of a single line diagnostic apparatus of a battery management system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a reference diagram for explaining a method of diagnosing disconnection of a ground line of a battery management system according to an embodiment of the present invention.
4 is a circuit diagram of a single line diagnostic apparatus of a battery management system according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a reference diagram for explaining a single line diagnostic method of the battery management system according to another embodiment of the present invention.

이하, 본 명세서의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

실시예를 설명함에 있어서 본 명세서가 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 명세서와 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 명세서의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.In describing the embodiments, descriptions of techniques which are well known in the technical field to which this specification belongs and which are not directly related to this specification are not described. This is for the sake of clarity without omitting the unnecessary explanation and without giving the gist of the present invention.

마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.For the same reason, some of the components in the drawings are exaggerated, omitted, or schematically illustrated. Also, the size of each component does not entirely reflect the actual size. In the drawings, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 단선 진단 장치 및 방법에 대해 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an apparatus and method for diagnosing a single wire of a battery management system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 명세서의 일실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 단선 진단 장치의 회로도이다.2 is a circuit diagram of a single line diagnostic apparatus of a battery management system according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된, 배터리 관리 시스템은 직렬 연결된 다수의 배터리 셀(VC1, VC2, VC3, VC4)을 포함하는 배터리 모듈(20)과, 배터리 모듈과 연결되어 각 배터리 셀(VC1, VC2, VC3, VC4)들의 충방전 상태를 모니터링 하고 필요시 셀 밸런싱을 수행하는 제어부(40)를 포함한다. 본 실시예에서는 설명의 편의상 배터리 셀을 VC1, VC2, VC3 및 VC4로 총 4개의 경우로 한정하여 도시하였으나, 배터리 셀의 개수는 이보다 적거나 많을 수 있으며, 경우에 따라서는 다수의 배터리 셀을 포함하는 다수의 배터리 모듈로 구성될 수도 있다.The battery management system shown in FIG. 2 includes a battery module 20 including a plurality of battery cells VC1, VC2, VC3, and VC4 connected in series and a plurality of battery cells VC1, VC2, VC3, And a controller 40 for monitoring the charging / discharging state of the battery cells VC4 and performing cell balancing if necessary. In the present embodiment, the number of battery cells is limited to four, for example, VC1, VC2, VC3, and VC4. However, the number of battery cells may be smaller or larger, The battery module may include a plurality of battery modules.

각 배터리 셀(VC1, VC2, VC3, VC4)의 양극(+) 및 음극(-) 단자는 각각 와이어(Wire)(L1, L2, L3, L4, L5)를 통해서 제어부(40)와 연결된다. The positive (+) and negative (-) terminals of each of the battery cells VC1, VC2, VC3 and VC4 are connected to the control unit 40 through wires L1, L2, L3, L4 and L5.

각 와이어의 전단에는 보호저항 역할을 수행하는 저항 R이 연결되며, 저항 R의 타단을 통해서 커패시터 C1, C2, C3 및 C4가 각 배터리 셀들(VC1, VC2, VC3, VC4)과 병렬 연결된다. 상기 저항 R과 커패시터 C1, C2, C3 및 C4은 RC 필터를 구성함으로써, 각 배터리 셀(VC1, VC2, VC3, VC4)로부터 공급되는 전력의 노이즈를 제거한다. A resistor R serving as a protection resistor is connected to the front end of each wire and the capacitors C1, C2, C3 and C4 are connected in parallel with the battery cells VC1, VC2, VC3 and VC4 through the other end of the resistor R. The resistor R and the capacitors C1, C2, C3, and C4 constitute an RC filter to remove noise of power supplied from each battery cell VC1, VC2, VC3, VC4.

한편, 가장 최하위 셀 VC4의 음극(-) 단자는 통상 접지(GND) 라인을 통해서 그라운드(GND)와 연결된다. 그러나 본 실시예에서는 가장 최하위 셀 VC4의 음극(-)과 연결되는 접지라인 L6은 그라운드와 연결되지 않고, 직류 전원소스(50)와 연결된다.On the other hand, the negative (-) terminal of the lowest cell VC4 is usually connected to the ground (GND) through a ground (GND) line. However, in this embodiment, the ground line L6 connected to the cathode (-) of the lowest cell VC4 is connected to the DC power source 50 without being connected to the ground.

상기 직류 전원소스는 통상 5V 내지 3.3V 정도의 직류 전압을 회로로 공급한다. 그리고, 직류 전원소스(50)와 접지라인 L6 사이에는 전원소스(50)의 전압이 상기 최하위 배터리 셀 VC4의 커패시터 C4로 인가되도록 제어되는 접지 스위치(GSW)가 포함된다.The DC power source usually supplies a DC voltage of about 5 V to 3.3 V to the circuit. Between the DC power source 50 and the ground line L6, a ground switch GSW is controlled so that the voltage of the power source 50 is applied to the capacitor C4 of the lowermost battery cell VC4.

도 3은 본 명세서의 일실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 접지라인의 단선 진단 방법을 설명하기 위한 참고도이다.FIG. 3 is a reference diagram for explaining a method of diagnosing disconnection of a ground line of a battery management system according to an embodiment of the present invention.

예를 들어, 도 2의 회로도의 접지라인 L6에서 단선(X)이 발생한 것으로 가정한다. 이때, 제어부(40)는 방전 스위치 SW3, SW4 및 접지 스위치 GSW를 순차적으로 제어하여 커패시터 C4 양단에 걸리는 전압을 측정함으로써 접지라인 L6의 단선 여부를 검출할 수 있다.For example, it is assumed that a disconnection X occurs at the ground line L6 of the circuit diagram of Fig. At this time, the control unit 40 can detect whether the ground line L6 is disconnected by sequentially controlling the discharge switches SW3, SW4 and the ground switch GSW to measure the voltage across the capacitor C4.

먼저, 제4 배터리 셀의 전압을 VC4라 하고, 제4 배터리 셀과 병렬 연결된 커패시터 C4 양단의 전압을 V라 가정한다.First, the voltage of the fourth battery cell is assumed to be VC4, and the voltage across the capacitor C4 connected in parallel to the fourth battery cell is assumed to be V. [

우선, 최하위 배터리 셀 VC4의 방전 스위치 SW4와 접지 스위치 GSW를 모두 개방한다. 이 경우 A 지점에서 전압 V는 초기에 커패시터 C4에 축적된 전하로 인하여 제4 배터리 셀의 전압 VC4와 같거나 다소 낮게 형성될 것이다. First, both the discharging switch SW4 and the grounding switch GSW of the lowest battery cell VC4 are opened. In this case, the voltage V at the point A may be formed to be equal to or slightly lower than the voltage VC4 of the fourth battery cell due to the charge accumulated in the capacitor C4 at the beginning.

이후, 접지 스위치 GSW 그대로 개방 상태를 유지한 채, 제4 배터리 셀의 스위치 SW4를 닫는다. 이 경우, 와이어 L4 또는 L5에 단선이 발생하지 아니하였으므로, 커패시터 C4에 축적된 전하는 별다른 변동이 발생되지 아니하여 A 지점의 전압은 큰 변화가 발생되지 않는다. Thereafter, the switch SW4 of the fourth battery cell is closed while the ground switch GSW remains open. In this case, since disconnection does not occur in the wire L4 or L5, the electric charge accumulated in the capacitor C4 does not vary so much that the voltage at the point A does not change greatly.

이후, 제4 배터리 셀의 방전 스위치 SW4를 다시 개방 상태로 변경하고 접지 스위치 GSW를 닫는다. 접지 스위치 GSW가 닫힘으로써 전원소스(50)로부터 약 5V 내지는 3.3V의 직류 전원이 접지라인 L6를 통해서 커패시터 C4로 공급된다.Thereafter, the discharge switch SW4 of the fourth battery cell is changed to the open state again, and the ground switch GSW is closed. By closing the ground switch GSW, a DC power source of about 5 V to 3.3 V is supplied from the power source 50 to the capacitor C4 through the ground line L6.

이때, 접지라인 L6에 단선이 발생하지 않았다면, 커패시터 C4 양단에는 전원소스(50)로부터 공급된 직류 전압과 실질적으로 동일하거나 근접한 값이 검출될 것이다.At this time, if a disconnection does not occur in the ground line L6, a value substantially equal to or close to the DC voltage supplied from the power source 50 will be detected across the capacitor C4.

그러나, 접지라인 L6에 단선이 발생하면, 전원소스(50)로부터 공급된 직류 전압이 커패시터 C4로 공급되지 못하므로 A 지점에서 측정된 전압은 거의 0에 가깝거나 매우 낮은 값이 될 것이다.However, if a disconnection occurs in the ground line L6, the DC voltage supplied from the power source 50 can not be supplied to the capacitor C4, so that the voltage measured at the point A will be almost zero or very low.

따라서, 전원소스(50)를 접지라인 L6에 연결하고 스위칭 제어함으로써 전원소스(50)에서 공급되는 전압이 검출되는지 여부를 커패시터 C4에서 판단하여 접지라인 L6의 단선 유무를 보다 명확하게 확인하는 것이 가능하다.Therefore, it is possible to more clearly check whether the ground line L6 is open or closed by judging from the capacitor C4 whether or not the voltage supplied from the power source 50 is detected by connecting the power source 50 to the ground line L6 and controlling the switching Do.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제어부(40)와 방전 스위치 (SW1, SW2, SW3, SW4), 접지 스위치 GSW 및 전원소스(50)는 하나의 집적회로(IC)(100)로 설계될 수 있다. According to another embodiment of the present invention, the control unit 40 and the discharge switches SW1, SW2, SW3 and SW4, the ground switch GSW and the power source 50 can be designed as one integrated circuit (IC) 100 have.

도 4는 본 명세서의 다른 일실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 단선 진단 장치의 회로도이다.4 is a circuit diagram of a single line diagnostic apparatus of a battery management system according to another embodiment of the present invention.

도 4에 도시된, 배터리 관리 시스템은 직렬 연결된 다수의 배터리 셀(VC1, VC2, VC3, VC4)을 포함하는 배터리 모듈(10)과, 배터리 모듈과 연결되어 각 배터리 셀(VC1, VC2, VC3, VC4)들의 충방전 상태를 모니터링 하고 필요시 셀 밸런싱을 수행하는 제어부(40)를 포함한다. 본 실시예에서는 설명의 편의상 배터리 셀(VC1, VC2, VC3, VC4)을 4개의 경우로 한정하여 도시하였으나, 배터리 셀의 개수는 이보다 적거나 많을 수 있으며, 경우에 따라서는 다수의 배터리 셀을 포함하는 다수의 배터리 모듈로 구성될 수도 있다. The battery management system shown in FIG. 4 includes a battery module 10 including a plurality of battery cells VC1, VC2, VC3, and VC4 connected in series and a plurality of battery cells VC1, VC2, VC3, And a controller 40 for monitoring the charging / discharging state of the battery cells VC4 and performing cell balancing if necessary. Although the number of battery cells VC1, VC2, VC3, and VC4 is limited to four in the present embodiment, the number of battery cells may be smaller or larger than the number of battery cells. The battery module may include a plurality of battery modules.

각 배터리 셀(VC1, VC2, VC3, VC4)의 양극 및 음극 단자는 각각 와이어(Wire)(L1, L2, L3, L4, L5)를 통해서 제어부(40)와 연결된다. The positive and negative terminals of the battery cells VC1, VC2, VC3 and VC4 are connected to the control unit 40 through wires L1, L2, L3, L4 and L5, respectively.

한편, 가장 최하위 셀 VC4의 음극 단자와 연결되는 접지라인 L6은 그라운드와 연결되지 않고, 직류 전원소스(50)와 연결된다. On the other hand, the ground line L6 connected to the negative terminal of the lowest cell VC4 is connected to the DC power source 50 without being connected to the ground.

상기 직류 전원소스는 통상 5V 내지 3.3V 정도의 직류 전압을 회로로 공급한다. 그리고, 직류 전원소스(50)와 접지라인 L6 사이에는 전원소스(50)의 전압이 상기 최하위 배터리 셀의 커패시터 C4로 인가되도록 제어되는 접지 스위치(GSW)가 포함된다.The DC power source usually supplies a DC voltage of about 5 V to 3.3 V to the circuit. A ground switch GSW is provided between the DC power source 50 and the ground line L6 so that the voltage of the power source 50 is applied to the capacitor C4 of the lowest battery cell.

각 와이어의 전단에는 저항 Ra가 연결되며, 저항 Ra의 타단을 통해서 커패시터 C1, C2, C3 및 C4가 각 배터리 셀(VC1, VC2, VC3, VC4)과 병렬 연결된다. 상기 저항 Ra와 커패시터 C1, C2, C3 및 C4은 RC 필터를 구성함으로써, 각 셀로부터 공급되는 전력의 노이즈를 제거한다. A resistor Ra is connected to the front end of each wire and capacitors C1, C2, C3 and C4 are connected in parallel with the battery cells VC1, VC2, VC3 and VC4 through the other end of the resistor Ra. The resistor Ra and the capacitors C1, C2, C3, and C4 constitute an RC filter to eliminate noise of power supplied from each cell.

통상, 도시된 저항 Ra는 각 셀로부터 유입되는 고 전압으로부터 제어부(40) 를 보호하는 역할을 수행한다. 그러나 본 명세서의 다른 일실시예에서는 저항 Ra를 RC 필터의 저항으로만 사용하며, 대신 보호저항의 역할을 수행하는 별도의 보호저항을 제어부(40) 전단에 구성할 수 있다. 즉, 저항 Ra의 크기를 기존의 보호저항 역할을 수행하는 수 KΩ 의 고가 저항을 사용하지 않고, 종래 대비 극히 작은 값을 갖는 수 백Ω 내지 수 십Ω 정도로 구성한다. 이 경우, RC 필터의 특성이 저하되거나 변경되지 않도록 커패시터 C의 값을 보다 큰 용량으로 대체한다. 예를 들면, 저항 Ra를 종래 대비 1/10 정도 수준의 값을 갖는 저항으로 대체하고, 커패시터 (C1, C2, C3, C4)를 종래 대비 10배 정도 수준의 값을 갖는 커패시터로 변경함으로써 필터의 성능을 그대로 유지하면서 회로의 특성이 변경되지 않도록 한다. 대신, 제어회로를 보호하는 보호저항의 역할을 수행할 수 있는 수 KΩ의 별도의 보호저항(도시하지 않음)을 제어부(40) 입력단에 추가로 설치할 수도 있다.Generally, the illustrated resistance Ra plays a role of protecting the control unit 40 from a high voltage applied from each cell. However, in another embodiment of the present invention, the resistance Ra may be used only as a resistance of the RC filter, and a separate protection resistor acting as a protection resistor may be formed in front of the control part 40 instead. That is, the magnitude of the resistance Ra is configured to be several hundreds of ohms to several tens of ohms, which is an extremely small value compared to the conventional one, without using a high-resistance resistor of several K? In this case, the value of capacitor C is replaced with a larger capacitance so that the characteristics of the RC filter are not degraded or changed. For example, by replacing the resistor Ra with a resistor having a value of about 1/10 of that of the conventional capacitor, and changing the capacitors C1, C2, C3, and C4 to capacitors having a value about 10 times higher than that of the conventional capacitor, Ensure that the characteristics of the circuit do not change while maintaining performance. Alternatively, a separate protection resistor (not shown) of several KΩ may be additionally provided at the input of the controller 40, which may serve as a protective resistor for protecting the control circuit.

도 1과 도 4를 비교하면, 도 1에서는 보호저항 R의 크기가 수 KΩ 정도로 매우 큰 값을 갖고 있기 때문에 방전저항 r이 보호저항 R의 전단부에 병렬 연결되어야 했다. 따라서, 와이어의 단선 검출이 가능한 커버리지가 셀의 양극 또는 음극 단자부터 보호저항 R의 전단부까지 극히 협소한 한계가 존재하였다. 그러나, 도 4에서는 저항 Ra의 크기가 수백 내지 수십 Ω 정도로 매우 작은 값을 갖고 있기 때문에 저항으로 인한 영향이 극히 미미하며, 따라서 와이어의 단선 검출이 가능한 커버리지 L가 배터리 셀의 양극(+) 또는 음극(-) 단자로부터 저항 Ra의 후단부까지 넓어질 수 있게 된다.Comparing FIG. 1 and FIG. 4, in FIG. 1, since the magnitude of the protective resistance R has a very large value of about several KΩ, the discharge resistance r has to be connected in parallel to the front end of the protective resistance R. Therefore, there is a limitation that the coverage capable of detecting disconnection of the wire from the positive electrode or the negative electrode terminal of the cell to the front end portion of the protective resistance R is extremely narrow. However, in FIG. 4, since the resistance Ra has a very small value of several hundreds to several tens of ohms, the influence due to the resistance is extremely small, and therefore, the coverage L capable of detecting the disconnection of the wire is smaller than the positive (-) terminal to the rear end of the resistor Ra.

도시된 바와 같이, 배터리 셀(VC1, VC2, VC3, VC4) 각각에는 제어부(40)를 통해서 각 배터리 셀의 충전 전압이 밸런싱을 유지하도록 스위칭 제어되는 방전 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4) 및 방전 저항 Rb을 포함하는 방전회로부가 병렬 연결된다. 상기 방전회로부는 특히 저항 Ra의 후단부에서 와이어(L1, L2, L3, L4, L5)에 병렬 연결 형성된다. As shown in the figure, each of the battery cells VC1, VC2, VC3, and VC4 is provided with discharge switches SW1, SW2, SW3, and SW4 that are controlled to be controlled so that the charge voltages of the battery cells are balanced through the control unit 40, Discharge circuit portions including the discharge resistor Rb are connected in parallel. The discharge circuit part is connected in parallel to the wires L1, L2, L3, L4 and L5 at the rear end of the resistor Ra in particular.

제어부(40)는 각 셀의 충전 전압을 주기적으로 모니터링하여 셀 간의 전압 편차가 큰 경우 특정 셀의 방전 스위치를 on/off 제어하여 셀 밸런싱을 유지한다. The controller 40 periodically monitors the charging voltage of each cell, and when the voltage deviation between the cells is large, the discharging switch of the specific cell is on / off controlled to maintain cell balancing.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제어부(40)와 방전 스위치 들은 하나의 집적회로(IC)(100)로 설계될 수 있다. 그리고 각각의 와이어와 연결되는 집적회로(100)의 입력단 내부에는 배터리 셀로부터 유입되는 고전압 신호로부터 제어회로(100)의 손상을 보호하기 위한 보호저항이 포함될 수도 있다.According to another embodiment of the present invention, the control unit 40 and the discharge switches can be designed into one integrated circuit (IC) A protection resistor may be included in the input terminal of the integrated circuit 100 connected to each wire to protect the control circuit 100 from damage due to a high voltage signal flowing from the battery cell.

도 5는 본 명세서의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 단선 진단 방법을 설명하기 위한 참고도이다. FIG. 5 is a reference diagram for explaining a single line diagnostic method of the battery management system according to the embodiment of the present invention.

예를 들어, 도 4의 회로도에서 제2 배터리 셀의 양극 단자에 연결된 와이어 L2에서 단선(D2)이 발생한 것으로 가정한다.For example, in the circuit diagram of FIG. 4, it is assumed that a disconnection D2 occurs in the wire L2 connected to the positive terminal of the second battery cell.

이때, 제어부(40)는 셀 1 내지 셀 3의 스위치 SW1, SW2 및 SW3를 도 5와 같이 제어하여 B 지점의 전압을 측정함으로써 D2의 단선 여부를 검출할 수 있다.At this time, the control unit 40 can detect the disconnection of D2 by controlling the switches SW1, SW2 and SW3 of the cells 1 to 3 as shown in FIG. 5 to measure the voltage at the point B.

먼저, 제2 배터리 셀의 전압을 VC2라 하고, 제2 배터리 셀의 양극(+)과 연결된 제어부(40)의 입력단 B에서 측정되는 전압을 V2라 하고, 제2 배터리 셀의 과방전 임계 전압을 VTH1이라 하고, 제2 배터리 셀의 과충전 임계 전압을 VTH2라고 가정한다. 이때, Ra로 인한 전압 변화량은 거의 미미한 것으로 가정하며, 실제 Ra의 저항은 매우 작은 값으로 설정되기 때문에 B 지점의 전압 V2에 큰 영향을 미치지 않는다.First, the voltage of the second battery cell is denoted by VC2, the voltage measured at the input terminal B of the control unit 40 connected to the positive electrode (+) of the second battery cell is denoted by V2, and the overdischarge threshold voltage of the second battery cell is denoted by V TH1 and the overcharge threshold voltage of the second battery cell is V TH2 . At this time, it is assumed that the voltage change due to Ra is almost insignificant, and since the resistance of Ra is set to a very small value, the voltage V2 at the point B is not greatly affected.

우선, 단선이 발생한 셀을 포함한 이웃한 셀의 방전 스위치 SW1, SW2 및 SW3를 모두 개방한다. 이 경우 B 지점에서 전압 V2는 초기에 커패시터 C2에 축적된 전하로 인하여 제2 배터리 셀의 전압 VC2와 같거나 다소 낮게 형성될 것이다. First, all of the discharge switches SW1, SW2, and SW3 of the neighboring cells including the cell where the disconnection has occurred are opened. In this case, the voltage V2 at the point B may be formed to be equal to or slightly lower than the voltage VC2 of the second battery cell due to the charge accumulated in the capacitor C2 at the beginning.

이후, 제1 배터리 셀 및 제3 배터리 셀의 스위치 SW1 및 SW3는 그대로 개방 상태를 유지한 채, 제2 배터리 셀의 스위치 SW2를 닫는다. 이 경우, L2에 단선이 발생하였으므로, 커패시터 C2에 축적된 전하가 급격히 방전됨으로써 B 지점의 전압은 급격하게 강하되어 도시된 바와 같이 거의 0의 값에 수렴하게 된다. 만약, L2에 단선 D2가 발생하지 않았다면, 제2 배터리 셀 VC2로부터 전압이 공급되므로 B 지점의 전압 V2는 거의 변동이 없을 것이다.Thereafter, the switches SW1 and SW3 of the first battery cell and the third battery cell close the switch SW2 of the second battery cell while maintaining the open state. In this case, since disconnection has occurred in L2, the charge accumulated in the capacitor C2 is rapidly discharged, so that the voltage at the point B drops sharply and converges to almost zero as shown in the figure. If the disconnection D2 does not occur in L2, since the voltage is supplied from the second battery cell VC2, the voltage V2 at the point B will hardly fluctuate.

이후, 제2 배터리 셀의 방전 스위치 SW2를 다시 개방 상태로 변경하고 B 지점의 전압 V2를 측정한다. 이 경우 L2와 L3 사이에 설치된 커패시터 C2로 주변 전하가 유입되어 축적이 될 수 있으므로 전압이 상승할 수 있다. 그러나, L2가 단선인 상태이기 때문에 정상 상태의 전압에 비하여 매우 낮은 값을 갖게 된다. 따라서, 제2 배터리 셀의 정상상태에서 과방전 임계 전압 VTH1과 비교하여도 단선 상태의 B 지점에서 측정된 전압 값 V2은 도시된 바와 같이 낮은 값을 갖게 된다. 이와 같은 상태(SW1, SW2, SW3 재 개방 상태)에서 V2 값을 측정하여 과방전 임계 전압과 비교함으로써 특정 와이어 L2의 단선 D2 여부를 판단하는 것이 가능하다.Thereafter, the discharging switch SW2 of the second battery cell is changed to the open state again, and the voltage V2 at the point B is measured. In this case, since the peripheral charges may flow into the capacitor C2 provided between L2 and L3 and accumulate, the voltage may rise. However, since L2 is in a disconnection state, it has a very low value compared with the voltage in the steady state. Therefore, the voltage value V2 measured at the point B in the disconnection state in comparison with the over-discharge threshold voltage V TH1 in the steady state of the second battery cell has a low value as shown in the figure. It is possible to determine whether or not the specific wire L2 is a disconnection D2 by measuring the V2 value in such a state (SW1, SW2, SW3 re-opened state) and comparing it with the over-discharge threshold voltage.

이후, 보다 정확한 단선 검출을 위하여, 제2 배터리 셀의 방전 스위치 SW2를 개방 상태로 변경한 후, 다시 제1 및 제3 배터리 셀의 방전 스위치 SW1 및 SW3을 닫힘 상태로 변경한다. 이때, 커패시터 C2에는 제1 배터리 셀의 커패시터 C1과 제3 배터리 셀의 커패시터 C3와 직렬 연결됨으로써 VC1 및 VC3 전압값이 더해지게 된다. 따라서, B 지점에서는 도시된 바와 같이 급격한 전압 상승이 발생되며, 이때 B 지점의 전압 V2를 측정하면 정상 상태의 전압에 비하여 매우 높은 값을 갖게 된다. 따라서, 제2 배터리 셀의 정상상태에서 과충전 임계 전압 VTH2과 비교하여도 단선 상태의 B 지점에서 측정된 전압 값은 도시된 바와 같이 높은 값을 갖게 된다. 이와 같은 상태(SW2 개방, SW1 및 SW3 닫힘 상태)에서 V2 값을 측정하여 과충전 임계 전압과 비교함으로써 특정 와이어 L2의 단선 여부를 판단하는 것이 가능하다.Thereafter, for more accurate disconnection detection, the discharge switch SW2 of the second battery cell is changed to the open state, and then the discharge switches SW1 and SW3 of the first and third battery cells are changed to the closed state. At this time, the capacitor C1 of the first battery cell and the capacitor C3 of the third battery cell are connected in series to the capacitor C2, so that the voltage values of VC1 and VC3 are added. Therefore, at the point B, a sudden voltage rise occurs, and when the voltage V2 at the point B is measured, the voltage becomes very high as compared with the voltage in the steady state. Therefore, the voltage value measured at the point B in the disconnection state in comparison with the overcharge threshold voltage V TH2 in the steady state of the second battery cell has a high value as shown in the figure. It is possible to determine whether the specific wire L2 is disconnected by measuring the V2 value in such a state (SW2 opening, SW1 and SW3 closed state) and comparing it with the overcharge threshold voltage.

본 발명의 다른 일실시예에 따르면 상기 와이어의 단선 여부를 판단하는 기준 전압 값은 배터리 셀의 과방전 임계 전압 VTH1 보다 다소 낮은 값으로 설정하거나, 배터리 셀의 과충전 임계 전압 VTH2 보다 다소 높은 값으로 설정될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the reference voltage value for determining whether the wire is disconnected may be set to a value slightly lower than the over-discharge threshold voltage V TH1 of the battery cell, or a value slightly higher than the overcharge threshold voltage V TH2 of the battery cell Lt; / RTI >

한편, 본 실시예에서도 접지라인 L6에 단선 D1이 발생한 경우, 앞서 도 3을 참조하여 설명한 바와 같은 접지 스위치 GSW의 스위치 제어를 통해서 D1의 단선 여부도 명확하게 검출하는 것이 가능하다.On the other hand, also in this embodiment, when the disconnection D1 occurs in the grounding line L6, it is possible to clearly detect whether the disconnection of D1 is also performed through the switch control of the grounding switch GSW as described with reference to Fig.

본 명세서가 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 명세서가 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 명세서의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 명세서의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It will be understood by those skilled in the art that the present specification may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present specification is defined by the appended claims rather than the foregoing detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are included in the scope of the present specification Should be interpreted.

한편, 본 명세서와 도면에는 본 명세서의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 명세서의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 명세서의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예 외에도 본 명세서의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 명세서가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It is not intended to limit the scope of the specification. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.

10 : 배터리 팩 VC1,VC2,VC3,VC4 : 배터리 셀
30 : 제어회로 40 : 제어부
R,Ra,r,Rb,Rc : 저항 C : 커패시터
SW,SW1,SW2,SW3,SW4 : 스위치 GSW : 그라운드 스위치
50 : DC 전원 100 : 집적회로(IC)
VTH1 : 과방전 임계 전압 VTH2 : 과충전 임계 전압
L1, L2, L3, L4, L5 : 와이어 L6 : 접지 라인10: Battery pack VC1, VC2, VC3, VC4: Battery cell
30: control circuit 40:
R, Ra, r, Rb, Rc: Resistor C: Capacitor
SW, SW1, SW2, SW3, SW4: Switch GSW: Ground switch
50: DC power supply 100: Integrated circuit (IC)
V TH1 : over-discharge threshold voltage V TH2 : overcharge threshold voltage
L1, L2, L3, L4, L5: wire L6: ground line

Claims (5)

배터리 관리 시스템의 단선 진단 장치에 있어서,
직렬 연결된 다수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈;
상기 배터리 모듈의 상기 배터리 셀 각각의 양극(+) 및 음극(-)과 와이어(wire)로 연결되어 상기 배터리 모듈의 상기 배터리 셀들의 충방전 상태를 모니터링 및 제어하는 제어부;
상기 배터리 셀 각각에 병렬 연결되는 커패시터;
상기 배터리 셀 각각에 병렬 연결되어 상기 제어부를 통해서 각 배터리 셀을 방전하도록 스위칭 제어되는 방전 스위치 및 방전저항;
상기 배터리 모듈의 최하위 배터리 셀의 음극(-) 단자와 일단이 연결되는 접지라인;
상기 접지라인과 연결되는 소정 전압의 전원소스(Power Supply);
상기 접지라인의 타단과 상기 전원소스 사이에 연결되어 상기 전원소스의 전압이 상기 최하위 배터리 셀의 커패시터로 인가되도록 제어되는 접지 스위치; 및
상기 방전 스위치 및 상기 접지 스위치의 스위칭 제어를 통해서 상기 와이어 및 상기 접지라인의 단선 여부를 검출하는 단선 검출부를 포함하고,
상기 단선 검출부는 상기 최하위 배터리 셀과 병렬 연결된 상기 커패시터에 인가되는 전압과 상기 전원소스의 전압을 비교하여 상기 접지라인의 단선을 검출하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템의 단선 진단 장치.
A breakage diagnosis apparatus for a battery management system,
A battery module including a plurality of battery cells connected in series;
A controller connected to the positive (+) and negative (-) terminals of each of the battery cells of the battery module through a wire to monitor and control a charge / discharge state of the battery cells of the battery module;
A capacitor connected in parallel to each of the battery cells;
A discharging switch and a discharging resistor connected in parallel to each of the battery cells and controlled to be switched to discharge the battery cells through the controller;
A ground line connected at one end to a negative (-) terminal of the lowermost battery cell of the battery module;
A power supply having a predetermined voltage connected to the ground line;
A ground switch connected between the other end of the ground line and the power source so that a voltage of the power source is applied to a capacitor of the lowest battery cell; And
And a disconnection detecting section for detecting whether or not the wire and the ground line are disconnected through switching control of the discharge switch and the ground switch,
Wherein the disconnection detecting unit detects a disconnection of the ground line by comparing the voltage applied to the capacitor connected in parallel with the lowest battery cell and the voltage of the power source.
제 1항에 있어서, 상기 단선 검출부는,
상기 접지 스위치가 개방에서 닫힘으로 작동된 후 상기 최하위 배터리 셀과 병렬 연결된 상기 커패시터에 인가되는 전압을 측정하여 상기 전원소스에서 공급되는 상기 소정 전압과 동일한 전압값이 검출되면 정상으로 판단하며, 상기 소정 전압 보다 낮은 전압값이 검출되면 상기 접지 라인이 단선된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템의 단선 진단 장치.
The apparatus according to claim 1,
Wherein the control unit measures a voltage applied to the capacitor connected in parallel to the lowest battery cell after the ground switch is operated from the open to the closed state and determines that the voltage is equal to the predetermined voltage supplied from the power source, And determines that the ground line is disconnected when a voltage value lower than the voltage is detected.
제 1항에 있어서,
상기 배터리 모듈은 연속하여 직렬 연결된 제1 배터리 셀, 제2 배터리 셀 및 제3 배터리 셀을 포함하며,
상기 단선 검출부는, 상기 제2 배터리 셀의 양극과 연결된 상기 제어부의 입력단에서 측정되는 전압을 V라 하고, 상기 제2 배터리 셀의 과방전 임계 전압을 VTH1이라 하고, 상기 제2 배터리 셀의 과충전 임계 전압을 VTH2라고 할 때,
상기 제1 내지 제3 배터리 셀의 방전 스위치를 모두 개방하였다가, 상기 제2 배터리 셀의 방전 스위치를 닫은 후 다시 개방하였을 때 측정된 상기 전압 V가 상기 VTH1 보다 작으면 상기 제2 배터리 셀의 양극에서 연결된 와이어에 단선이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템의 단선 진단 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the battery module includes a first battery cell, a second battery cell, and a third battery cell connected in series,
Wherein the disconnection detecting unit detects a voltage measured at an input terminal of the control unit connected to an anode of the second battery cell as V and an overdischarge threshold voltage of the second battery cell as V TH1 , When the threshold voltage is V TH2 ,
If the voltage V measured when the discharging switches of the first to third battery cells are all opened and the discharging switch of the second battery cell is closed and then opened again is smaller than V TH1 , And determines that a disconnection has occurred in the wire connected at the anode.
제 3항에 있어서, 상기 단선 검출부는,
상기 제1 내지 제3 배터리 셀의 방전 스위치를 모두 개방하였다가, 상기 제2 배터리 셀의 방전 스위치를 닫은 후 다시 개방하였을 때 측정된 상기 전압 V가 상기 VTH1 보다 작고,
제2 배터리 셀의 방전 스위치를 개방한 상태에서 제1 배터리 셀 및 제3 배터리 셀의 방전 스위치를 닫았다가 다시 개방한 후 측정한 상기 전압 V가 상기 VTH2보다 크면 상기 제2 배터리 셀의 양극에서 연결된 와이어에 단선이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템의 단선 진단 장치.
The apparatus according to claim 3,
The voltage V measured when the discharging switches of the first to third battery cells are all opened and then the discharging switch of the second battery cell is closed and then opened again is smaller than the V TH1 ,
When the voltage V measured after the discharge switch of the first battery cell and the third battery cell is closed after the discharge switch of the second battery cell is opened and the measured voltage is greater than V TH2 , And determines that a disconnection has occurred in the connected wire.
제 1항에 있어서,
상기 제어부, 상기 방전 스위치, 상기 전원소스, 상기 접지 스위치 및 상기 단선 검출부는 집적회로(IC)로 구성되며, 상기 집적회로와 상기 배터리 모듈은 다수의 상기 와이어를 통해서 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템의 단선 진단 장치.The method according to claim 1,
Wherein the control unit, the discharge switch, the power source, the ground switch, and the disconnection detecting unit are constituted by an integrated circuit (IC), and the integrated circuit and the battery module are connected through a plurality of wires. Disconnection diagnostic system of system.
KR1020140165512A 2014-11-25 2014-11-25 Apparatus and method for detecting disconnection of wire in battery management system KR101628847B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140165512A KR101628847B1 (en) 2014-11-25 2014-11-25 Apparatus and method for detecting disconnection of wire in battery management system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140165512A KR101628847B1 (en) 2014-11-25 2014-11-25 Apparatus and method for detecting disconnection of wire in battery management system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160062575A KR20160062575A (en) 2016-06-02
KR101628847B1 true KR101628847B1 (en) 2016-06-09

Family

ID=56135697

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140165512A KR101628847B1 (en) 2014-11-25 2014-11-25 Apparatus and method for detecting disconnection of wire in battery management system

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101628847B1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180057232A (en) * 2016-11-22 2018-05-30 현대오트론 주식회사 Method for preventing over-charging of battery management system
CN108732448A (en) * 2017-04-24 2018-11-02 凹凸电子（武汉）有限公司 Wire break detection method and broken string in battery management system release detection method
CN109904896A (en) * 2017-12-11 2019-06-18 苏州宝时得电动工具有限公司 Electric tool

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009288034A (en) * 2008-05-28 2009-12-10 Gs Yuasa Corporation Assembled battery monitoring device and disconnection detection method for assembled battery wiring
JP2012122856A (en) 2010-12-08 2012-06-28 Toshiba Corp Battery pack device
JP2013055768A (en) 2011-09-02 2013-03-21 Renesas Electronics Corp Voltage monitoring circuit, method of testing the same, and voltage monitoring system

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101948344B1 (en) * 2011-03-31 2019-02-14 르네사스 일렉트로닉스 가부시키가이샤 Voltage monitoring module and voltage monitoring system using same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009288034A (en) * 2008-05-28 2009-12-10 Gs Yuasa Corporation Assembled battery monitoring device and disconnection detection method for assembled battery wiring
JP2012122856A (en) 2010-12-08 2012-06-28 Toshiba Corp Battery pack device
JP2013055768A (en) 2011-09-02 2013-03-21 Renesas Electronics Corp Voltage monitoring circuit, method of testing the same, and voltage monitoring system

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160062575A (en) 2016-06-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101628942B1 (en) Apparatus and method for detecting disconnection of wire in battery management system
JP5753764B2 (en) Battery system monitoring device and power storage device including the same
KR101589198B1 (en) Apparatus and method for diagnosis of cell balancing circuit
JP5117537B2 (en) Battery management system and driving method thereof
CN106611885B (en) Abnormality determination device
KR101655377B1 (en) Apparatus and method for diagnosing failure of battery bus bar
KR101601721B1 (en) Apparatus and method for discharging battery
US9863993B2 (en) Storage battery monitoring device with wiring disconnection detection
KR101619328B1 (en) Apparatus for measuring isolation resistance and method thereof
KR101610921B1 (en) Apparatus for measuring isolation resistance using selective switching and method thereof
KR101619483B1 (en) Apparatus for diagnosing voltage measurement circuit of battery and method thereof
CN103119822A (en) Electrical storage system and method for controlling electrical storage system
CN105051552A (en) Failure detection apparatus for voltage sensor
KR101610906B1 (en) Apparatus for measuring isolation resistance using capacitor and method thereof
KR101673249B1 (en) Apparatus and method for detecting disconnection of wire in battery management system
JP2016134948A (en) Power supply system
JPWO2012043590A1 (en) Power supply
US8737031B2 (en) Voltage monitoring circuit, and vehicle equipped with same
KR101628847B1 (en) Apparatus and method for detecting disconnection of wire in battery management system
KR101856068B1 (en) Apparatus and method for measuring isolation resistance using battery pack voltage
JP6251136B2 (en) Battery system monitoring device and power storage device including the same
KR101486626B1 (en) Apparatus for detecting insulation resestance and diagnostic apparatus thereof
KR101927123B1 (en) Apparatus and method for detecting disconnection of wire in battery management system
KR20160071207A (en) Apparatus and method for protecting over charge of battery cell
KR101628859B1 (en) Battery cell monitoring circuit and apparatus in battery management system

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190527

Year of fee payment: 4