KR101655089B1 - 자기진단기능을 갖는 배터리 매니지먼트 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

자기진단기능을 갖는 배터리 매니지먼트 시스템 및 그 제어방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101655089B1
KR101655089B1 KR1020150035950A KR20150035950A KR101655089B1 KR 101655089 B1 KR101655089 B1 KR 101655089B1 KR 1020150035950 A KR1020150035950 A KR 1020150035950A KR 20150035950 A KR20150035950 A KR 20150035950A KR 101655089 B1 KR101655089 B1 KR 101655089B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sensor
battery
self
voltage
mode
Prior art date
Application number
KR1020150035950A
Other languages
English (en)
Inventor
김석호
김태신
강태주
강경완
송영두
Original Assignee
세방전지(주)
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 세방전지(주) filed Critical 세방전지(주)
Priority to KR1020150035950A priority Critical patent/KR101655089B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101655089B1 publication Critical patent/KR101655089B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R35/00—Testing or calibrating of apparatus covered by the other groups of this subclass
    • B60L11/1866—
    • G01R31/3606—
    • 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
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명은 자기진단 기능을 갖는 배터리 매니지먼트 시스템(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM) 및 제어방법에 관한 것으로서, 하나 이상의 전지셀이 전기적으로 연결되는 배터리와, 상기 배터리의 전압과 온도 및 전류를 감지하는 하나 이상의 센서를 자체적으로 진단하여 이상여부를 디스플레이에 출력하는 비엠에스를 포함하고, 상기 비엠에스는 다 수개의 센서로부터 출력된 전기적신호를 설정된 전기적 신호로 변환 후 설정된 범위와 비교하여 센서의 고장 여부를 판단할 수 있어 배터리의 관리가 용이하고, 비엠에스의 오작동이 방지되는 자기진단기능을 갖는 배터리 매니지먼트 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.

Description

자기진단기능을 갖는 배터리 매니지먼트 시스템 및 그 제어방법{BATTERY MANAGEMENT SYSTEM WITH SELF-DIAGNOSIS FUNCTION AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 배터리 매니지먼트 시스템(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하나 이상의 이차 전지셀이 전기적으로 연결되는 배터리에 설치되는 다 수개의 센서의 이상 유무를 감지 및 경보할 수 있는 자기진단기능을 갖는 배터리 매니지먼트 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
현재 환경문제가 전세계적인 관심사로 떠오르게 되면서, 가솔린 엔진 및 디젤엔진을 구동력으로 하는 자동차의 배기가스 저감과 연비 향상 등의 환경을 고려하는 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 그 중 대표적인 예로서 전기 자동차 또는 하이브리드 전기 자동차를 들 수 있다. 의 하이브리드 전기 자동차는 대부분의 경우 연료를 사용하여 동력을 얻는 엔진과 배터리의 전력으로 구동되는 전기 모터에 의해 구동력을 얻는 차량을 의미하며, 의 전기 자동차는 하이브리드 전기 자동차가 서로 다른 두 종류 이상의 동력원을 효율적으로 조합하여 차량을 구동시키는 것과는 다르게 오직 배터리의 전력으로 구동되는 전기 모터에 의해 구동력을 얻게 된다.
물론 의 전기 자동차 또는 하이브리드 전기 자동차의 공통점은 구동력을 얻기 위하여 배터리의 전력을 사용한다는 것이다. 이와 같이 배터리의 전력을 동력원으로 사용하는 전기 자동차 또는 하이브리드 전기 자동차에서 배터리는 차량의 품질을 결정하는 중요한 부품 중의 하나인 것이다. 따라서, 전기 자동차나 하이브리드 전기 자동차에는 배터리에 대한 제반적인 상태를 총괄적으로 관리하는 배터리 관리 시스템 (BMS: BatteryManagement System)이 구비된다.
전기 자동차 또는 하이브리드 전기 자동차에 사용되는 리튬 배터리는 종류에 따라서 각각의 셀마다 전압이 3.2V~ 3.7V 정도이며, 각각의 셀을 직렬로 다수개 연결하여 전기 자동차 또는 하이브리드 전기 자동차에 사용되는 24V ~ 300V의 전압을 만들게 되는데, 와 같이 직렬 연결된 각각의 리튬 배터리의 셀들이 동일한 전위상태와 온도를 유지하도록 하기 위해서는 배터리 관리 시스템(BMS: Battery Management System)으로 구성하게 되며, 의 배터리 관리 시스템(BMS: Battery Management System)에는 리튬 배터리의 각각의 셀의 전위상태와 온도를 실시간으로 모니터링하는 검출부와 각 셀과 방전저항의 연결을 제어하는 제어부를 포함하고 있다.
종래에는 다수의 배터리의 각각에 대해 전압을 검출하여 검출된 다수의 배터리 전압의 평균값을 산출하여 산출된 전압 평균값을 기준치로 하여 배터리 전압의 밸런싱 목표범위를 설정하고 검출된 배터리의 전압이 밸런싱 목표범위에 속하는 밸런싱 대상 배터리의 존재여부를 판단하여 밸런싱 대상 배터리가 존재한다고 판단하면 밸런싱 대상 배터리들 중 최고와 최저 전압의 배터리를 선택하여 각각의 배터리를 서로 병렬 연결하여 전압의 평균값에 도달될 때까지 최고전압의 배터리가 방전되고 이와는 반대로 최저 전압의 배터리가 충전되었다.
이와 같이 종래의 BMS는 배터리의 각 셀에서 전위차가 발생할 경우를 감지하여 셀밸런싱 및 충방전율의 조정과 같은 기능만을 수행한 것으로서, 다 수개의 이차전지셀에 조합된 전지모듈로 이루어진 배터리에서 전압과 전류 및 온도를 감지하는 센서의 이상 유무를 판단할 수 없었다.
즉, 종래의 BMS는 배터리에서 전압과, 전류 및 온도를 감지하는 센서가 회로설계값 이상 및 이하로서 센싱영역을 벗어날 경우에 이를 감지할 수 있는 수단이 전무하였기에 센서의 고장으로 인한 BMS의 오작동이 발생되는 문제점이 있었다.
한국 등록특허공보 제10-1217129호(2012.12.24)
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 첫 번째 목적은 배터리 매니지먼트 시스템(BATTERY MANAMAGEMENT SYSTEM)에서 자체적으로 센서의 이상 유무를 진단할 수 있는 자기진단 기능을 갖는 배터리 매니지먼트 시스템을 제공하는 것이다.
또한 두 번째 목적은 배터리 매니지먼트 시스템(BATTERY MANAMAGEMENT SYSTEM)에서 배터리의 상태를 감지하는 다 수개의 센서의 이상 여부를 자체적으로 진단 및 감지하여 해당 센서의 고유식별정보와 함께 경보를 출력할 수 있는 자기진단 기능을 갖는 배터리 매니지먼트 시스템의 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 하기와 같은 실시예를 포함한다.
첫 번째 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 하나 이상의 전지셀이 전기적으로 연결되는 배터리와, 전지셀의 전압을 감지하는 전압센서와, 온도를 감지하는 온도센서와 전류를 감지하는 전류센서중 하나 이상을 구비하는 센서부와, 자기진단 모드로서 센서부의 이상여부를 확인하고, 자기진단 모드 이후에 보정모드로 구동되어 센서부의 감지신호에 따라서 충전상태의 보정 및 셀밸런싱을 수행하는 비엠에스를 포함하고, 비엠에스는 센서부에서 출력된 전기적 신호를 설정된 전기적 신호로 변환하고, 변환된 전기적 신호의 레벨과 설정된 범위를 비교하여 센서부의 이상 여부를 판단할 수 있다.
두 번째 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 하나 이상의 전지셀이 전기적으로 연결되는 배터리를 감지 및 제어하는 비엠에스의 리셋단계와, 리셋단계 이후에 배터리를 감지하는 하나 이상의 센서를 구동시켜 이상여부를 확인 및 경보하는 자기진단 모드단계와, 자기진단 모드단계 이후에 배터리의 충전상태의 보정과 셀밸런싱을 수행하는 보정 모드단계를 포함하고, 자기진단 모드단계는 각 센서별로 구동시켜 인가되는 전기적 신호를 설정된 전기적신호로 변환시킨 뒤에 설정된 범위와 비교하여 이상이 감지되면, 각 센서별로 부여된 고유 식별정보가 포함된 이상경보를 디스플레이에 출력할 수 있다.
상기에서 설명한 본 발명의 자기진단 기능을 갖는 배터리 매니지먼트 시스템에 의하면, 하나 이상의 전지셀이 조합된 전지모듈을 구비한 배터리를 관리하는 배터리 매니지먼트시스템에서 자체적으로 센서의 이상 유무를 감지할 수 있어 오작동이 방지되는 효과가 있다.
또한 본 발명은 각 센서별로 고유 식별정보가 부여됨에 따라 이상이 발생된 센서의 식별이 용이하여 작업자가 현장에서 즉시 대처할 수 있어 관리가 용이한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 자기진단기능을 갖는 배터리 매니지먼트 시스템을 도시한 블럭도이다.
도 2는 본 발명에 따른 자기진단기능을 갖는 배터리 매니지먼트 시스템의 제어방법을 도시한 순서도이다.
도 3은 본 발명에 따른 자기진단 기능을 갖는 배터리 매니지먼트 시스템의 제어방법에서 자기진단 모드단계를 도시한 순서도이다.
도 4는 본 발명에 따른 자기진단기능을 갖는 배터리 매니지먼트 시스템의 제어방법에서 보정 모드단계를 도시한 순서도이다.
이하에서는 본 발명에 따른 자기진단기능을 갖는 배터리 매니지먼트 시스템 및 그 제어방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
먼저 본 발명의 설명을 위하여 사용된 용어설명을 개시한다.
이하에 기재된 전지셀은 화학에너지를 전기적 에너지로 변환시켜 전원을 공급하고 외부의 전원에 의하여 전기적 에너지지를 화학적 에너지로 변환시켜 충전되는 리튬전지에 해당되고, 배터리는 전지셀이 다 수개가 전기적으로 통전되도록 조합되어 충전된 전원을 출력하거나 외부의 전원이 공급되어 충전되는 리튬전지 배터리에 해당된다.
배터리 매니지먼트시스템(BMS:BATTERY MANAGEMENT SYSTEM)(이하에서는 비엠에스로 총칭함)은 배터리의 충전 및 방전상태를 감시 및 제어하여 각 전지셀(110)의 충전상태(SOC:STATE OF CHARGE)를 보정하거나 각 셀의 전압이 일정하게 유지되도록 셀밸런싱(CELL VALANCING)을 수행하는 장치를 의미한다.
피씨에스(PCS:POWER CONDITIONING SYSTEM)는 전력변환장치로서 외부전원을 배터리에 맞는 전원으로 변환시키거나, 배터리의 출력전원을 연결되는 외부장치에 맞는 전원으로 변환하여 출력하는 장치로서, 예를 들면, AC/DC컨버터와 DC/AC 컨버터를 의미한다.
도 1은 본 발명에 따른 자기진단기능을 갖는 배터리 매니지먼트 시스템을 도시한 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 자기진단기능을 갖는 배터리 매니지먼트 시스템은 하나 이상의 전지셀(110)을 구비하는 배터리(100)와, 배터리(100)의 충전상태 및 셀전압을 감지하여 셀밸런싱 및 충전상태를 보정하는 비엠에스(BMS)(300)와, 배터리(100)와 외부전원을 연계하여 출력전원을 변환시키는 피씨에스(PCS)(400)와, 배터리(100)의 전압과 전류 및 온도를 측정하는 하나 이상의 센서를 구비한 센서부(도면번호가 부여되지 않음)를 포함한다.
배터리(100)는 하나 이상의 전지셀(110)이 전기적으로 연결되어 피씨에스(PCS)(400)를 통하여 인가되는 외부전원에 의하여 충전되고, 충전된 전원을 피씨에스(PCS)(400)를 통하여 출력한다. 여기서 전지셀(110)은 각각 고유의 식별정보가 설정됨이 바람직하다.
센서부는 전지셀(110)의 전압을 감지하는 전압센서(230)와, 전지셀(110)의 온도를 감지하는 온도센서(220)와, 배터리(100)의 전류를 감지하는 전류센서(210)중 하나 이상을 포함한다.
전압센서(230)와 온도센서(220)는 하나 이상으로서 배터리(100)에 포함된 각각의 전지셀(110)별로 전압과 온도를 감지하여 각각 측정된 전압과 온도를 의미하는 전기적 신호를 비엠에스(BMS)(300)에 인가한다. 여기서 바람직하게로는 전압센서(230)와 온도센서(220)는 고유 식별정보가 설정됨이 바람직하다.
전류센서(210)는 배터리(100)의 전류를 감지하여 비엠에스(BMS)(300)에 감지된 전류값을 표시하는 전기적신호를 인가한다.
비엠에스(BMS)(300)는 전압센서(230) 내지 전류센서(210)의 감지신호를 수신하여 각 전지셀(110)별 이상유무와 배터리(100)의 충전상태의 보정 및 셀밸런싱을 제어한다. 이를 위하여 비엠에스(BMS)(300)는 비엠에스(BMS)(300)의 자기진단 모드의 선택신호를 출력하는 선택스위치와, 전지셀(110)의 이상유무를 출력하는 디스플레이(340)와, 배터리(100)의 충전을 차단하는 충전 차단수단(320)과, 배터리(100)의 방전을 차단하는 방전 차단수단(330)을 포함한다.
여기서 비엠에스(BMS)(300)는 시스템의 리셋시에 자기진단 모드로 구동되어 각 센서의 이상유무를 판단한 뒤에 보정모드로 전환된다.
자기진단 모드는 비엠에스(BMS)(300)가 리셋 이후에 초기화되기 이전에 전압센서(230)와 온도센서(220) 및 전류센서(210)를 자기진단하여 이상유무를 진단하는 모드이다. 이때 비엠에스(BMS)(300)는 각 센서에서 출력된 전기적 신호를 설정된 전기적 신호로 변환시킨 뒤에 설정된 범위와 비교하여 각 센서의 이상여부를 판단한다.
비엠에스(BMS)(300)는 자기진단 모드에서 이상이 감지된 전지셀(110)과 전압센서(230), 온도센서(220) 및 전류센서(210)를 표시하는 고유식별정보와 함께 고장 발생정보를 디스플레이(340)에 출력하도록 제어한다. 따라서 작업자는 디스플레이(340)를 통하여 이상이 발생된 전지셀(110)과 센서를 교체할 수 있어 고장시에 신속한 대응이 가능하다.
전기적 신호는 전압과 전류중 어느 하나이다. 즉, 비엠에스(BMS)(300)는, 예를 들면, 온도센서(220)에서 전류가 인가되면, 해당 전류값에 상응하는 전압으로 변환시킨 뒤에 전압레벨로서 설정된 범위와 비교하여 온도센서(220)의 이상여부를 판단한다.
보정모드는 자기진단 모드 이후에 비엠에스(BMS)(300)가 전압, 전류 및 온도센서(220)의 감지신호를 수신하여 충전상태(STATE OF CHARGE)의 보정 및 셀밸런싱을 수행하는 모드이다.
충전 차단수단(320)과 방전 차단수단(330)은 비엠에스(BMS)(300)의 제어에 의하여 배터리(100)와 피씨에스(PCS)(400) 간의 전원라인을 차단 또는 통전시킨다. 이때, 충전 차단수단(320)과 방전 차단수단(330)은 FET와 같은 스위칭소자를 적용함이 바람직하다.
모드선택 스위치(310)는 비엠에스(BMS)(300)의 프로그래밍으로 설정된 모드선택 명령보다 우선순위가 높은 자기진단 명령을 출력한다. 즉, 모드선택 스위치(310)는 작업자의 수동 조작에 의하여 비엠에스(BMS)(300)에 자기진단명령을 출력한다.
본 발명은 상기와 같은 구성을 포함하고, 이하에서는 자기진단기능을 갖는 배터리 매니지먼트시스템의 제어방법을 첨부된 순서도를 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 자기진단기능을 갖는 배터리 매니지먼트 시스템의 제어방법을 도시한 순서도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 자기진단기능을 갖는 배터리 매니지먼트 시스템의 제어방법은 시스템의 오프시킨 뒤에 재구동시키는 리셋단계(S100)와, 리셋단계(S100) 이후에 각 센서의 이상유무를 자기진단하는 자기진단 모드단계(S200)와, 자기진단 모드단계(S200) 이후에 셀밸런싱 및 충전상태를 보정하는 보정모드단계(S300)를 포함한다.
자기진단 모드단계(S200)는 리셋단계(S100)에서 시스템이 오프 된 이후에 재가동됨과 동시에 비엠에스(BMS)(300)에서 각 센서를 구동시켜 이상유무를 판단하는 단계이다.
보정 모드단계(S300)는 자기진단 모드단계(S200) 이후에 각 시스템을 초기화시킨 뒤에 온도센서(220)와 전압센서(230) 및 전류센서(210)의 감지신호를 수신하여 각 전지셀(110)간의 셀밸런싱과 충전상태를 보정하는 단계이다.
여기서 본 발명의 다른 실시예로서, 본 발명은 보정모드로 구동중에 모드선택 스위치(310)가 온 되면 리셋단계가 진행되지 않더라도 강제적으로 자기진단 모드 단계(S200)를 진행하는 것이 바람직하다.
즉, 비엠에스(BMS)(300)는 보정모드단계(S300)의 구동중에 모드선택 스위치(310)가 온되면, 진행중이던 보정모드를 중지하고 자기진단 모드로 전환되어 각 센서의 이상유무를 확인하여 이상 여부를 표시할 수 있다.
이중 자기진단 모드단계(S200)는 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 자기진단기능을 갖는 배터리 매니티먼트 시스템의제업방법에 자기진단 모드단계를 도시한 순서도이다.
도 3을 참조하면, 자기진단 모드단계(S200)는 전압센서(230)를 구동시켜 전압센서(230)로부터 출력된 전기적신호를 수신하는 전압센서 구동단계(S210)와, 온도센서(220)를 구동시켜 온도센서(220)로부터 출력된 전기적 신호를 수신하는 온도센서 구동단계(S220)와, 전류센서(210)를 구동시켜 전류센서(210)로부터 출력된 전기적신호를 수신하는 전류센서 구동단계(S230)와, 전압센서(230) 내지 전류센서(210)로부터 출력된 전기적 신호와 설정된 범위를 비교하여 각 센서의 이상유무를 판단하는 이상판단단계(S240)와, 이상판단단계(S240)에서 이상이 발견된 센서의 고유 식별정보를 포함하는 이상경보를 출력하는 이상경보단계(S250)를 포함한다.
전압센서 구동단계(S210)는 비엠에스(BMS)(300)에서 전압센서(230)를 구동시키고, 전압센서(230)로부터 출력된 전기적신호를 수신하는 단계이다.
전압센서(230)는 각 전지셀(110)별로 설치됨에 따라 다 수개가 구비된다. 따라서 전압센서(230)는 각각을 표시할 수 있도록 고유 식별정보가 설정된다. 그러므로 비엠에스(BMS)(300)는 각 전압센서(230)에 부여된 고유 식별정보별로 온시키고, 수신된 전기적 신호와 설정된 범위를 비교할 수 있다.
아울러 비엠에스(BMS)(300)는 설정범위가 전압으로 설정되고, 전압센서(230)에서 출력된 전기적신호가 전류라면, 전압센서(230)에서 출력된 전류를 전압으로 변환시킨다.
온도센서 구동단계(S220)는 비엠에스(BMS)(300)에서 온도센서(220)로부터 수신된 전기적 신호를 수신하고, 설정된 전기적 신호로 변환시키는 단계이다.
예를 들면, 온도센서(220)는 각 전지셀(110)별로 배치되어, 각각의 전지셀(110)의 온도를 측정하여 전압 또는 전류로서 온도 측정신호를 비엠에스(BMS)(300)에 출력한다. 따라서 비엠에스(BMS)(300)는 온도센서(220)에서 출력된 전기적 신호가 전류이고, 설정범위가 전압레벨로 설정되었다면, 온도센서(220)에서 출력된 전류를 전압으로 변환시킨다.
아울러 온도센서(220)는 다 수개가 각각 서로 다른 전지셀(110)의 온도를 감지하도록 배치됨에 따라 각각 고유 식별정보가 설정된다. 따라서 비엠에스(BMS)(300)는 온도센서(220)에 부여된 고유 식별정보를 통하여 구동전과 후, 이상이 감지된 온도센서(220)를 확인할 수 있다.
전류센서 구동단계(S230)는 비엠에스(BMS)(300)에서 전류센서(210)를 구동시켜 전류센서(210)에서 출력된 전기적 신호를 수신하는 단계이다.
여기서 전류센서(210)는 배터리(100)의 충전 및/또는 방전시의 전류를 측정하여 이를 전류로서 비엠에스(BMS)(300)에 출력한다. 따라서 비엠에스(BMS)(300)는 전류센서(210)의 설정범위가 전압으로 설정되었다면, 전류센서(210)에서 출력된 전류를 전압으로 변환시킨다,
이상판단단계(S240)는 전압센서 구동단계 내지 전류센서 구동단계(S210~S230)에서 각각 수신 및 변환된 전기적 신호와 설정된 범위를 비교하여 이상유무를 판단하는 단계이다.
예를 들면, 전압센서(230) 내지 전류센서(210)는 각각의 측정값을 의미하는 전기적 신호(예를 들면, 전류)를 비엠에스(BMS)(300)에 출력한다. 그리고 비엠에스(BMS)(300)는 전압센서(230) 내지 전류센서(210)로부터 출력된 전류를 전압으로 변환하여 설정된 범위와 비교하여 전압센서(230) 내지 전류센서(210)의 이상유무를 판단할 수 있다.
여기서 설정범위는, 예를 들어, 전압센서(230)의 제어 리미트가 하한 3V, 상한 4.2V로 설정되었다면 0~4.2V로 설정된다. 여기서 0~4.2V는 전압센서(230)에서 감지된 전지셀(110)의 전압 범위가 아닌 전압센서(230)에서 출력된 전압의 레벨을 의미한다.
또한 설정범위는 전류센서(210)의 제어 리미트가 -100A~100A이고, -100A~100A의 전류를 전압으로 변환한 값이 -2V~2V라면, -5V~5V로 설정됨이 바람직하다.
또한 설정범위는 온도센서(220)의 제어리미트가 -20~90도의 온도측정신호를 전류로서 출력하고, 출력된 전류를 전압으로 변환되었을 경우에 0~2V에 해당되면, 0~5V로 설정됨이 바람직하다.
여기서 전압센서(230) 내지 온도센서(220)의 제어 리미트는 각 센서로부터 출력되는 전압 레벨의 상한과 하한을 포함하는 값이며, 전압센서(230) 내지 전류센서(210)별 제어리미트값에 따라서 설정범위가 차등적으로 설정된다.
그러므로 비엠에스(BMS)(300)는 전압센서(230) 내지 온도센서(220)에서 각각 출력되는 전기적 신호를 설정된 전기적 신호로서 변환하고, 변환된 값과 설정된 전압 내지 설정범위와 비교하여 이상여부를 판단한다.
이상경보단계(S250)는 비엠에스(BMS)(300)에서 전압센서(230) 내지 온도센서(220)에서 출력된 전기적 신호의 레벨이 설정된 범위에 속하지 않는다면 해당 센서가 식별되는 정보와 함께 이상경보를 발령하는 단계이다. 비엠에스(BMS)(300)는 디스플레이(340)를 통하여 이상이 감지된 센서의 고유식별정보와 함께 에러메세지를 출력하도록 제어한다.
따라서 작업자는 디스플레이(340)를 통하여 이상이 발생된 센서를 즉시 교체하거나 수리할 수 있어 신속한 대응이 가능하다.
도 4는 본 발명에 따른 자기진단기능을 갖는 배터리 매니지먼트 시스템의 제어방법에서 보정 모드단계를 도시한 순서도이다.
도 4를 참조하면, 보정 모드단계(S300)는 자기진단 모드단계(S200) 이후에 초기화되는 초기화단계(S310)와, 초기화단계(S310) 이후에 전압센서(230)와 온도센서(220) 및 전류센서(210)의 감지신호를 수신하는 센싱단계(S320)와, 센싱단계(S320)에서 수신된 각 전지셀(110)의 전압과 전류를 확인하여 충전상태 및 전지셀간 전압의 차를 확인하는 확인단계(S330)와, 확인단계(S330) 이후에 충전 또는 방전시의 전원을 차단 또는 충전시켜 셀밸런싱과 충전상태를 보정하는 상태보정단계(S340)와, 현재 배터리(100)의 충전상태와 충전 및/또는 방전가능여부를 표시하는 상태 디스플레이 단계(S350)를 포함한다.
센싱단계(S320)는 비엠에스(BMS)(300)에서 전압센서(230)와 온도센서(220) 및 전류센서(210)의 감지신호를 수신하는 단계이다. 전압센서(230)는 각각의 전지셀의 전압을 측정하고, 온도센서(220)는 각 전지셀(110)별로 온도를 측정하고, 전류센서(210)는 배터리(100)의 전류를 측정하여 비엠에스(BMS)(300)로 출력한다.
확인단계(S330)는 비엠에스(BMS)(300)에서 전압센서(230)와 전류센서(210) 및 온도센서(220)의 감지신호를 수신하여 배터리(100)의 충전상태와 각 전지셀(110)별 충전전압의 편차를 확인하는 단계이다. 여기서 비엠에스(BMS)(300)는 전압센서(230)의 전지셀(110)별 전압감지신호를 통하여 전체 전지셀(110)의 전압과 전지셀(110)별 전압을 모두 확인하여 충전상태(SOC)와 각 전지셀(110)간의 전압편차를 연산하여 확인한다.
상태보정단계(S340)는 비엠에스(BMS)(300)에서 충전 차단수단(320) 또는 방전 차단수단(330)을 선택적으로 제어하여 배터리(100)의 충전상태를 보정하고, 각 전지셀(110)간의 전압이 밸런스를 유지하도록 셀밸런싱을 수행하는 단계이다.
예를 들면, 비엠에스(BMS)(300)는 충전 차단수단(320)과 방전 차단수단(330)을 선택적으로 제어하여 피씨에스(PCS)(400)와 배터리(100)간의 전원라인을 통전 또는 차단시켜 배터리(100)의 충전상태의 편차를 조정한다.
즉, 비엠에스(BMS)(300)는 배터리(100)가 피씨에스(PCS)(400)를 통하여 외부전원이 공급되어 충전중에서 배터리(100)가 과충전상태가 감지되면 충전 차단수단(320)을 온시켜 충전을 차단한다.
또는 비엠에스(BMS)(300)는 배터리(100)가 과방전 상태라면, 방전 차단수단(330)을 온시켜 피씨에스(PCS)(400)와 배터리(100)간의 전원라인을 차단한다.
상태 디스플레이 단계(S350)는 비엠에스(BMS)(300)에서 배터리(100)의 충전율과, 전류 및 온도와 같은 배터리(100)의 관리를 위한 각각의 항목을 디스플레이(340)에 출력하도록 제어하는 단계이다.
이와 같이 본 발명은 비엠에스(BMS)(300)에서 배터리의 상태를 감지하는 각 센서를 자체 진단하여 이상여부를 판단할 수 있고, 이상여부를 디스플레이(340)를 통하여 출력함에 따라 센서의 고장으로 인한 오작동을 방지할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 배터리 110 : 전지셀
210 : 전류센서 220 : 온도센서
230 : 전압센서 300 : 비엠에스
310 : 모드선택 스위치 320 : 충전 차단수단
330 : 방전 차단수단 340 : 디스플레이
400 : 피씨에스

Claims (8)

  1. 하나 이상의 전지셀이 전기적으로 연결되는 배터리;
    상기 전지셀의 전압을 감지하는 전압센서와, 온도를 감지하는 온도센서와, 전류를 감지하는 전류센서중 하나 이상을 구비하는 센서부;
    자기진단 모드로 상기 센서부의 이상여부를 확인하고, 자기진단 모드 이후에 보정모드로 구동되어 상기 센서부의 감지신호에 따라서 충전상태의 보정 및 셀밸런싱을 수행하는 비엠에스(BMS); 및
    수동 조작에 의해 온 되면, 상기 비엠에스에 자기진단 모드 명령을 출력하는 모드선택 스위치를 포함하고,
    상기 비엠에스는
    설정된 모드 선택명령에 의하여 리셋(RESET) 후 재가동되는 초기화 상태에서 상기 자기진단모드로 구동되어 상기 센서부에서 출력된 전기적 신호를 설정된 전기적 신호로 변환하고, 변환된 전기적 신호의 레벨과 설정된 범위를 비교하여 상기 센서부의 이상 여부를 판단하고,
    상기 모드선택 스위치에서 출력된 자기진단 모드 명령의 우선순위가 상기 모드 선택 명령 보다 높게 설정되어 상기 보정모드중에 상기 모드 선택 스위치로부터 자기진단 모드 명령이 입력되면 상기 보정모드에서 자기진단모드로 전환되는 것을 특징으로 하는 자기진단기능을 갖는 배터리 매니지먼트 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 비엠에스(BMS)는
    자기진단 모드 및 보정모드에서 상기 센서부의 이상여부 및 배터리의 상태정보를 출력하는 디스플레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기진단기능을 갖는 배터리 매니지먼트 시스템.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 전압센서와 온도센서는
    다 수개로서 고유 식별정보가 설정되어 전지셀별 전압과 온도를 측정하는 것을 특징으로 하는 자기진단기능을 갖는 배터리 매니지먼트 시스템.
  5. 하나 이상의 전지셀이 전기적으로 연결되는 배터리를 감지 및 제어하는 비엠에스를 오프 시킨 뒤에 재구동시키는 리셋단계;
    상기 리셋단계 이후에 설정된 모드 선택명령에 따라서 배터리를 감지하는 하나 이상의 센서를 구동시켜 이상여부를 확인 및 경보하는 자기진단 모드단계; 및
    상기 자기진단 모드단계 이후에 배터리의 충전상태의 보정과 셀밸런싱을 수행하는 보정 모드단계;를 포함하고,
    상기 자기진단 모드단계는 각 센서별로 구동시켜 인가되는 전기적 신호를 설정된 전기적신호로 변환시킨 뒤에 설정된 범위와 비교하여 이상이 감지되면, 각 센서별로 부여된 고유 식별정보가 포함된 이상 경보를 디스플레이에 출력하고,
    상기 비엠에스(BMS)는 상기 보정 모드단계중에 상기 모드 선택명령 보다 높은 우선순위로 설정된 수동조작에 의한 자기진단 명령이 인가되면, 상기 보정모드단계에서 상기 자기진단 모드단계로 강제 전환시키는 것을 특징으로 하는 자기진단기능을 갖는 배터리 매니지먼트 시스템의 제어방법.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서, 상기 자기진단 모드단계는
    전지셀의 전압을 측정하는 하나 이상의 전압센서를 구동시키고, 상기 전압센서로부터 출력되는 전기적 신호를 설정된 전기적 신호로 변환시키는 전압센서 구동단계;
    전지셀의 온도를 측정하는 하나 이상의 온도센서를 구동시키고, 상기 온도센서로부터 출력되는 전기적 신호를 설정된 전기적 신호로 변환시키는 온도센서 구동단계; 및
    배터리의 전류를 측정하는 전류센서를 구동시키고, 상기 전류센서로부터 출력된 전기적 신호를 설정된 전기적 신호로 변환시키는 전류센서 구동단계; 중 하나 이상을 포함하고,
    상기 전압센서 구동단계 내지 전류센서 구동단계중 하나 이상에서 변환된 전기적 신호를 설정된 범위와 비교하여 해당 센서의 이상 여부를 판단하는 이상판단단계; 및
    상기 이상판단단계에서 이상이 감지된 센서의 고유식별정보와 함께 이상경보를 디스플레이에 출력하는 이상경보단계;를 포함하는 자기진단기능을 갖는 배터리 매니지먼트 시스템의 제어방법.
  8. 제7항에 있어서, 변환된 전기적 신호는 전압이며,
    설정범위는 전압레벨로서 전압센서와 온도센서 및 전류센서별로 차등적으로 설정되는 것을 특징으로 자기진단기능을 갖는 배터리 매니지먼트 시스템의 제어방법.
KR1020150035950A 2015-03-16 2015-03-16 자기진단기능을 갖는 배터리 매니지먼트 시스템 및 그 제어방법 KR101655089B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150035950A KR101655089B1 (ko) 2015-03-16 2015-03-16 자기진단기능을 갖는 배터리 매니지먼트 시스템 및 그 제어방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150035950A KR101655089B1 (ko) 2015-03-16 2015-03-16 자기진단기능을 갖는 배터리 매니지먼트 시스템 및 그 제어방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101655089B1 true KR101655089B1 (ko) 2016-09-08

Family

ID=56950511

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150035950A KR101655089B1 (ko) 2015-03-16 2015-03-16 자기진단기능을 갖는 배터리 매니지먼트 시스템 및 그 제어방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101655089B1 (ko)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018072496A1 (zh) * 2016-10-17 2018-04-26 宁德时代新能源科技股份有限公司 检测电路
CN108674236A (zh) * 2018-06-11 2018-10-19 张家港清研再制造产业研究院有限公司 一种电芯特高频主动均衡电路
WO2020091534A1 (ko) * 2018-11-02 2020-05-07 주식회사 엘지화학 전류 센서 진단 장치 및 방법
CN112731189A (zh) * 2021-01-26 2021-04-30 清华大学 电池组模拟与bms精度检测***
CN113050582A (zh) * 2019-12-26 2021-06-29 观致汽车有限公司 车辆的诊断***、方法及车辆
JP2023513691A (ja) * 2020-06-29 2023-04-03 エルジー エナジー ソリューション リミテッド バッテリー状態診断及びｉｄ割り当てのためのプロビジョニング装置及び方法
CN117269785A (zh) * 2023-11-23 2023-12-22 广东省锐驰新能源科技有限公司 一种基于数据分析的锂电池组多模式测试监管***

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008135310A (ja) * 2006-11-29 2008-06-12 Panasonic Ev Energy Co Ltd 異常検出装置、異常検出方法、及び異常検出プログラム
KR20100099461A (ko) * 2009-03-03 2010-09-13 주식회사 엘지화학 배터리 팩의 전류측정부 이상 진단 방법 및 장치
KR20120114593A (ko) * 2011-04-07 2012-10-17 티에스 주식회사 셀 독립 충전방식의 배터리 관리 시스템
KR20140015702A (ko) * 2012-07-12 2014-02-07 현대모비스 주식회사 배터리 관리 시스템 및 그 배터리 센서 ｉｄ 할당 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008135310A (ja) * 2006-11-29 2008-06-12 Panasonic Ev Energy Co Ltd 異常検出装置、異常検出方法、及び異常検出プログラム
KR20100099461A (ko) * 2009-03-03 2010-09-13 주식회사 엘지화학 배터리 팩의 전류측정부 이상 진단 방법 및 장치
KR20120114593A (ko) * 2011-04-07 2012-10-17 티에스 주식회사 셀 독립 충전방식의 배터리 관리 시스템
KR101217129B1 (ko) 2011-04-07 2012-12-31 티에스 주식회사 셀 독립 충전방식의 배터리 관리 시스템
KR20140015702A (ko) * 2012-07-12 2014-02-07 현대모비스 주식회사 배터리 관리 시스템 및 그 배터리 센서 ｉｄ 할당 방법

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018072496A1 (zh) * 2016-10-17 2018-04-26 宁德时代新能源科技股份有限公司 检测电路
CN108674236A (zh) * 2018-06-11 2018-10-19 张家港清研再制造产业研究院有限公司 一种电芯特高频主动均衡电路
WO2020091534A1 (ko) * 2018-11-02 2020-05-07 주식회사 엘지화학 전류 센서 진단 장치 및 방법
US11353484B2 (en) 2018-11-02 2022-06-07 Lg Energy Solution, Ltd. Current sensor diagnosing apparatus and method
CN113050582A (zh) * 2019-12-26 2021-06-29 观致汽车有限公司 车辆的诊断***、方法及车辆
JP2023513691A (ja) * 2020-06-29 2023-04-03 エルジー エナジー ソリューション リミテッド バッテリー状態診断及びｉｄ割り当てのためのプロビジョニング装置及び方法
JP7405327B2 (ja) 2020-06-29 2023-12-26 エルジー エナジー ソリューション リミテッド バッテリー状態診断及びｉｄ割り当てのためのプロビジョニング装置及び方法
CN112731189A (zh) * 2021-01-26 2021-04-30 清华大学 电池组模拟与bms精度检测***
CN117269785A (zh) * 2023-11-23 2023-12-22 广东省锐驰新能源科技有限公司 一种基于数据分析的锂电池组多模式测试监管***
CN117269785B (zh) * 2023-11-23 2024-04-02 广东省锐驰新能源科技有限公司 一种基于数据分析的锂电池组多模式测试监管***

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101655089B1 (ko) 자기진단기능을 갖는 배터리 매니지먼트 시스템 및 그 제어방법
US9231416B2 (en) Apparatus and method for detecting failure of battery
US10298011B2 (en) Electric storage apparatus and power path switch apparatus
US7746031B2 (en) Monitoring device for power supply system
WO2011037257A1 (ja) 電池システム
US20040130298A1 (en) Microprocessor controlled booster apparatus with polarity protection
US9172265B2 (en) Battery charger, voltage monitoring device and self-diagnosis method of reference voltage circuit
US11340297B2 (en) Relay examination device and battery management system
CN206400035U (zh) 一种预充电阻保护电路及汽车
WO2016021088A1 (ja) 漏電保護装置及び給電制御装置
KR20090129212A (ko) 고전압 배터리시스템 전류센서의 고장진단방법
US7612540B2 (en) Lithium-ion battery diagnostic and prognostic techniques
KR101856367B1 (ko) 배터리 전류 검출용 전류 센서의 옵셋 전류 측정 시스템 및 방법
KR101902308B1 (ko) 배터리 관리 시스템
JP2009103706A (ja) 電池電圧検出線の検査方法、検査回路及び電池モジュール
KR20150003545A (ko) 자동 파워릴레이어셈블리를 포함하는 배터리 시스템 및 그 동작방법
US11545842B1 (en) Vehicle jump starter device
EP4083642B1 (en) Fault cell diagnosis method and battery system using same
KR102314351B1 (ko) 배터리 관리 시스템의 수명 관리 시스템 및 방법
KR101918361B1 (ko) 차량의 배터리 관리 시스템
JP2010188851A (ja) 車両用電源装置
KR20230055077A (ko) 컨택터의 고장 진단 방법 및 그 방법을 제공하는 배터리 시스템
JP6365725B2 (ja) 蓄電装置及び電力経路開閉装置
US11837910B2 (en) Power supply control apparatus and control method
US20240110982A1 (en) Relay diagnosis device and relay diagnosis method

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: 20190118

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200117

Year of fee payment: 5