KR102042433B1 - Battery management system protection apparatus - Google Patents

Battery management system protection apparatus Download PDF

Info

Publication number
KR102042433B1
KR102042433B1 KR1020170140373A KR20170140373A KR102042433B1 KR 102042433 B1 KR102042433 B1 KR 102042433B1 KR 1020170140373 A KR1020170140373 A KR 1020170140373A KR 20170140373 A KR20170140373 A KR 20170140373A KR 102042433 B1 KR102042433 B1 KR 102042433B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
terminal
switching element
switch unit
battery
battery module
Prior art date
Application number
KR1020170140373A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20190046497A (en
Inventor
김슬기롬
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 KR1020170140373A priority Critical patent/KR102042433B1/en
Publication of KR20190046497A publication Critical patent/KR20190046497A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102042433B1 publication Critical patent/KR102042433B1/en

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
    • 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
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2/342—
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/584—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries
    • H01M50/59—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries characterised by the protection means
    • H01M50/597—Protection against reversal of polarity
    • 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
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91—Electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/92—Hybrid vehicles
    • 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
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/30—Preventing polarity reversal
    • 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

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 배터리 관리 시스템 보호 장치에 관한 것으로, 상세하게는 n번째 배터리 모듈의 마지막 단 배터리 셀 및 부스바의 연결점과, BMS IC 사이에 연결되는 제1 스위칭 소자, 상기 제1 스위칭 소자의 제1 단자를 상기 제1 스위칭 소자의 제2 단자 및 n+1번째 배터리 모듈의 처음 단 배터리 셀의 제1극 중 어느 하나와 선택적으로 연결하는 제1 스위치부, 상기 n+1번째 배터리 모듈의 처음 단 배터리 셀 및 상기 부스바의 연결점과, 상기 BMS IC 사이에 연결되는 제2 스위칭 소자, 상기 제2 스위칭 소자의 제1 단자를 상기 제2 스위칭 소자의 제2 단자 및 상기 n번째 배터리 모듈의 마지막 단 배터리 셀의 제2극 중 어느 하나와 선택적으로 연결하는 제2 스위치부 및 제어 모드에 따라서 상기 제1 스위치부 및 제2 스위치부의 연결 상태를 제어하는 스위칭 제어부를 포함한다.The present invention relates to a battery management system protection device, and more particularly, a first switching element connected between the connection point of the last stage battery cell and busbar of the nth battery module, and the BMS IC, the first of the first switching element A first switch unit selectively connecting a terminal to any one of a second terminal of the first switching element and a first terminal of an n + 1th battery module and a first electrode of a battery cell, and an first end of the n + 1th battery module A second switching element connected between a connection point of a battery cell and the busbar, the BMS IC, a first terminal of the second switching element, a second terminal of the second switching element, and a last end of the nth battery module A second switch unit selectively connecting to any one of the second poles of a battery cell, and a switching controller controlling a connection state of the first switch unit and the second switch unit according to a control mode. The.

Description

배터리 관리 시스템 보호 장치{BATTERY MANAGEMENT SYSTEM PROTECTION APPARATUS}Battery management system protection device {BATTERY MANAGEMENT SYSTEM PROTECTION APPARATUS}

본 발명은 배터리 관리 시스템 보호 장치에 관한 것으로, 특히 스위칭 소자를 사용하여 부스바의 역전압에 의한 배터리 관리 시스템의 손상을 방지할 수 있는 배터리 관리 시스템 보호 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a battery management system protection device, and more particularly to a battery management system protection device that can prevent damage to the battery management system due to the reverse voltage of the busbar using a switching element.

최근 에너지 부족 문제 및 환경 문제를 유발하는 화석연료에 대한 의존도를 낮추기 위하여, 신재생 에너지의 활용도를 높일 수 있는 에너지 저장용 배터리 개발에 많은 투자가 이루어지고 있다.Recently, in order to lower the dependence on fossil fuels causing energy shortage and environmental problems, a lot of investment is being made in developing energy storage batteries that can increase the utilization of renewable energy.

일 예로, 가솔린이나 증유 등의 화석연료에 의한 내연 엔진을 주 동력원으로 이용하는 자동차를 대체하기 위하여, 대용량 배터리에 의한 전기 에너지를 주 동력원으로 이용하는 배터리 엔진을 장착한 전기 자동차 또는 하이브리드(Hybrid) 자동차에 관한 기술개발이 시급하게 요구되고 있다. For example, in order to replace a vehicle using an internal combustion engine based on fossil fuels such as gasoline or fuel oil as a main power source, an electric vehicle or a hybrid vehicle equipped with a battery engine using electric energy from a large capacity battery as a main power source is used. Technology development is urgently required.

일반적으로 대용량 배터리는 적어도 하나 이상의 배터리 팩을 포함하고, 각 배터리 팩은 직렬 연결된 복수의 배터리 모듈을 포함하며, 각 배터리 모듈은 직렬 연결된 복수의 배터리 셀을 포함한다.Generally, a large capacity battery includes at least one battery pack, each battery pack includes a plurality of battery modules connected in series, and each battery module includes a plurality of battery cells connected in series.

이와 같은 각 배터리 모듈은 각 BMS IC(Battery Management System Integrated Circuit)에 연결되어 독립적으로 관리된다. 즉, 각 BMS IC는 각 배터리 모듈 및 각 배터리 모듈에 포함된 배터리 셀의 전압을 측정하고 관리할 수 있다. Each such battery module is connected to each BMS IC (Battery Management System Integrated Circuit) and managed independently. That is, each BMS IC can measure and manage the voltage of each battery module and battery cells included in each battery module.

도 1은 기존의 배터리 관리 시스템상의 배터리 모듈 및 BMS IC의 연결 방법을 나타낸 것이다. 1 illustrates a method of connecting a battery module and a BMS IC on a conventional battery management system.

도 1을 참조하면, 기존의 배터리 관리 시스템에서 여덟 개의 배터리 셀을 포함하는 세 개의 배터리 모듈(10)은 각각 열세 개의 채널을 가지는 세 개의 BMS IC(12)와 독립적으로 연결될 수 있다. 이때 배터리 팩에 포함된 복수의 배터리 모듈(10)은 부스바(Busbar)(14)를 통해 서로 직렬연결될 수 있다.Referring to FIG. 1, three battery modules 10 including eight battery cells in an existing battery management system may be independently connected to three BMS ICs 12 having thirteen channels. In this case, the plurality of battery modules 10 included in the battery pack may be connected in series with each other through a busbar 14.

BMS IC(12)는 복수의 채널을 통해 각 배터리 모듈(10)에 포함된 배터리 셀의 전압을 측정하고 관리할 수 있다. 도 1에 도시된 것과 같이, BMS IC(12)는 열세 개의 채널 중 여덟 개의 채널을 사용하여 배터리 모듈(10)에 포함된 여덟 개의 배터리 셀의 전압을 측정하고 관리할 수 있다.The BMS IC 12 may measure and manage voltages of battery cells included in each battery module 10 through a plurality of channels. As shown in FIG. 1, the BMS IC 12 may measure and manage voltages of eight battery cells included in the battery module 10 using eight of thirteen channels.

기존의 대용량 배터리 시스템은 한 개의 BMS IC를 통해 두 개 이상의 배터리 모듈을 관리할 수 없다. 만약 한 개의 BMS IC를 통해 두 개 이상의 배터리 모듈의 전압을 측정할 경우, 배터리 모듈 사이를 연결하는 부스바의 저항 변화로 인한 역전압의 발생에 의해 BMS IC가 손상될 가능성이 있기 때문이다.Conventional high capacity battery systems cannot manage more than one battery module through a single BMS IC. If the voltage of two or more battery modules is measured through one BMS IC, the BMS IC may be damaged by the occurrence of reverse voltage due to the change of resistance of the busbars connecting the battery modules.

다시 도 1을 참조하면, 기존의 대용량 배터리 시스템은 열세 개의 채널을 사용할 수 있는 BMS IC(12) 두 개를 통해 총 스물여섯 개의 채널을 사용할 수 있다고 하더라도, 여덟 개의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈(10) 세 개를 관리하기 위해서는 별도의 BMS IC(12) 한 개를 추가로 사용해야 한다.Referring back to FIG. 1, the conventional high-capacity battery system includes a battery module including eight battery cells, although a total of twenty-six channels are available through two BMS ICs 12 that can use thirteen channels. 10) In order to manage three, one additional BMS IC 12 should be used.

이처럼 기존의 대용량 배터리 시스템은 배터리 모듈당 하나의 BMS IC를 사용하며, 이에 따라 배터리 관리 시스템에 사용되는 각 BMS IC에는 사용되지 않는 잔여 채널이 존재하게 된다. As such, the existing high-capacity battery system uses one BMS IC per battery module, and thus there is an unused residual channel in each BMS IC used in the battery management system.

결국, 기존의 대용량 배터리 시스템은 배터리 관리 시스템을 구축하는데 필요한 채널 수에 비해 더 많은 수의 BMC IC를 사용해야 하므로, 배터리 관리 시스템 생산 원가가 증가할 수밖에 없어 문제된다.As a result, the existing large-capacity battery system has to use a larger number of BMC ICs than the number of channels required to build a battery management system, so the production cost of the battery management system is inevitably increased.

본 발명은 배터리 모듈과 BMS IC를 연결하는 스위칭 소자의 제어를 통해 부스바의 역전압 전류를 차단함으로써 BMS IC의 손상을 방지할 수 있는 배터리 관리 시스템 보호 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a battery management system protection device that can prevent damage to the BMS IC by blocking the reverse voltage current of the busbar through the control of the switching element connecting the battery module and the BMS IC.

또한 본 발명은 부스바의 역전압 전류를 차단함으로써 한 개의 BMS IC를 사용하여 두 개 이상의 배터리 모듈을 관리할 수 있는 배터리 관리 시스템 보호 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a battery management system protection device capable of managing two or more battery modules using one BMS IC by cutting off the reverse voltage current of the busbar.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention, which are not mentioned above, can be understood by the following description, and more clearly by the embodiments of the present invention. Also, it will be readily appreciated that the objects and advantages of the present invention may be realized by the means and combinations thereof indicated in the claims.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면은, n번째 배터리 모듈의 마지막 단 배터리 셀 및 부스바의 연결점과, BMS IC 사이에 연결되는 제1 스위칭 소자, 상기 제1 스위칭 소자의 제1 단자를 상기 제1 스위칭 소자의 제2 단자 및 n+1번째 배터리 모듈의 처음 단 배터리 셀의 제1극 중 어느 하나와 선택적으로 연결하는 제1 스위치부, 상기 n+1번째 배터리 모듈의 처음 단 배터리 셀 및 상기 부스바의 연결점과, 상기 BMS IC 사이에 연결되는 제2 스위칭 소자, 상기 제2 스위칭 소자의 제1 단자를 상기 제2 스위칭 소자의 제2 단자 및 상기 n번째 배터리 모듈의 마지막 단 배터리 셀의 제2극 중 어느 하나와 선택적으로 연결하는 제2 스위치부 및 제어 모드에 따라서 상기 제1 스위치부 및 제2 스위치부의 연결 상태를 제어하는 스위칭 제어부를 포함하는 배터리 관리 시스템 보호 장치를 제공할 수 있다.One aspect of the present invention for achieving this object is a first switching element connected between the last stage of the battery cell and busbar of the n-th battery module and the BMS IC, the first terminal of the first switching element A first switch unit selectively connecting any one of a second terminal of the first switching element and a first pole of the first battery cell of the n + 1 th battery module, and the first battery cell of the n + 1 th battery module And a second switching element connected between the connection point of the busbar and the BMS IC, a first terminal of the second switching element, a second terminal of the second switching element, and a last stage battery cell of the nth battery module. Battery management including a second switch unit for selectively connecting to any one of the second pole of the switching control unit for controlling the connection state of the first switch unit and the second switch unit in accordance with the control mode A system protection device can be provided.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 스위치부에 의해 상기 제1 스위칭 소자의 제1 단자가 상기 제1 스위칭 소자의 제2 단자와 연결되면, 상기 BMS IC로부터 상기 부스바로 흐르는 전류는 차단될 수 있다.In one embodiment of the present invention, when the first terminal of the first switching device is connected to the second terminal of the first switching device by the first switch unit, current flowing from the BMS IC to the busbar is blocked. Can be.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 제2 스위치부에 의해 상기 제2 스위칭 소자의 제1 단자가 상기 제2 스위칭 소자의 제2 단자와 연결되면, 상기 BMS IC로부터 상기 부스바로 흐르는 전류는 차단될 수 있다.In one embodiment of the present invention, when the first terminal of the second switching element is connected to the second terminal of the second switching element by the second switch unit, current flowing from the BMS IC to the busbar is blocked. Can be.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 스위칭 제어부는 상기 제어 모드가 전압 밸런싱 모드이면 상기 제1 스위치부 및 상기 제2 스위치부의 연결 상태를 제어하여, 상기 제1 스위칭 소자의 제1 단자를 상기 n+1번째 배터리 모듈의 처음 단 배터리 셀의 제1극과 연결하거나, 상기 제2 스위칭 소자의 제1 단자를 상기 n번째 배터리 모듈의 마지막 단 배터리 셀의 제2극과 연결할 수 있다.In one embodiment of the present invention, when the control mode is a voltage balancing mode, the switching control unit controls the connection state of the first switch unit and the second switch unit, the n + terminal of the first switching element The first terminal of the first battery module of the first battery module may be connected, or the first terminal of the second switching element may be connected to the second electrode of the last battery cell of the nth battery module.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 스위칭 제어부는 상기 제어 모드가 슬립 모드이면 상기 제1 스위치부 및 상기 제2 스위치부의 연결 상태를 제어하여, 상기 제1 스위칭 소자의 제1 단자를 상기 제1 스위칭 소자의 제2 단자와 연결하고, 상기 제2 스위칭 소자의 제1 단자를 상기 제2 스위칭 소자의 제2 단자와 연결할 수 있다.In one embodiment of the present invention, if the control mode is the sleep mode, the switching controller controls the connection state of the first switch unit and the second switch unit, switching the first terminal of the first switching element to the first switching And a second terminal of the device, and a first terminal of the second switching device to a second terminal of the second switching device.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 스위칭 제어부는 상기 제어 모드가 전압 센싱 모드이면 상기 제1 스위치부 및 상기 제2 스위치부의 연결 상태를 제어하여, 상기 제1 스위칭 소자의 제1 단자를 상기 n+1번째 배터리 모듈의 처음 단 배터리 셀의 제1극과 연결하고, 상기 제2 스위칭 소자의 제1 단자를 상기 n번째 배터리 모듈의 마지막 단 배터리 셀의 제2극과 연결할 수 있다.In one embodiment of the present invention, if the control mode is a voltage sensing mode, the switching control unit controls the connection state of the first switch unit and the second switch unit, the n + terminal of the first switching element The first terminal of the first battery module of the first battery module may be connected, and the first terminal of the second switching element may be connected to the second electrode of the last battery cell of the nth battery module.

본 발명의 배터리 관리 시스템 보호 장치에 의하면, 배터리 모듈과 BMS IC를 연결하는 스위칭 소자의 제어를 통해 부스바의 역전압 전류를 차단함으로써 BMS IC의 손상을 방지할 수 있는 장점이 있다. According to the battery management system protection device of the present invention, the damage of the BMS IC can be prevented by blocking the reverse voltage current of the busbar through the control of the switching element connecting the battery module and the BMS IC.

또한 본 발명의 배터리 관리 시스템 보호 장치에 의하면, 부스바의 역전압 전류를 차단함으로써 한 개의 BMS IC를 사용하여 두 개 이상의 배터리 모듈을 관리할 수 있는 장점이 있다.In addition, according to the battery management system protection device of the present invention, by blocking the reverse voltage current of the busbar has the advantage of managing two or more battery modules using one BMS IC.

도 1은 기존의 배터리 관리 시스템상의 배터리 모듈 및 BMS IC의 연결 방법을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템 보호 장치의 구조를 나타낸 회로도이다.
도 3은 게이트 단자와 드레인 단자가 서로 단락된 NMOSFET 및 PMOSFET의 예를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 밸런싱 모드인 배터리 관리 시스템 보호 장치의 구조를 나타낸 회로도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬립 모드인 배터리 관리 시스템 보호 장치의 구조를 나타낸 회로도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 센싱 모드인 배터리 관리 시스템 보호 장치의 구조를 나타낸 회로도이다.1 illustrates a method of connecting a battery module and a BMS IC on a conventional battery management system.
2 is a circuit diagram showing the structure of a battery management system protection device according to an embodiment of the present invention.
3 shows an example of an NMOSFET and a PMOSFET with the gate terminal and the drain terminal shorted to each other.
4 is a circuit diagram illustrating a structure of a battery management system protection device in a voltage balancing mode according to an embodiment of the present invention.
5 is a circuit diagram illustrating a structure of a battery management system protection device in a sleep mode according to an embodiment of the present invention.
6 is a circuit diagram illustrating a structure of a battery management system protection device in a voltage sensing mode according to an embodiment of the present invention.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.The above objects, features, and advantages will be described in detail with reference to the accompanying drawings, whereby those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. In describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to indicate the same or similar components.

참고로, 본 발명에서 사용되는 스위칭 소자의 예로는 BJT, JFET, MOSFET 또는 IGBT 등을 들 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.For reference, examples of the switching element used in the present invention may include BJT, JFET, MOSFET or IGBT, but is not necessarily limited thereto.

또한, 본 발명에서 사용되는 배터리 셀의 제1극은 양극이고 제2극은 음극일 수 있다. 반대로, 본 발명에서 사용되는 배터리 셀의 제1극은 음극이고 제2극은 양극일 수 있다. 즉, 배터리 셀의 제1극 및 제2극은 서로 다른 극이며 어느 하나의 극에 한정되는 것은 아니다. In addition, the first electrode of the battery cell used in the present invention may be a positive electrode and the second electrode may be a negative electrode. In contrast, the first electrode of the battery cell used in the present invention may be a cathode and the second electrode may be a cathode. That is, the first and second poles of the battery cell are different poles and are not limited to any one pole.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템 보호 장치의 구조를 나타낸 회로도이다. 2 is a circuit diagram showing the structure of a battery management system protection device according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템 보호 장치는 제1 스위칭 소자(212), 제1 스위치부(214), 제2 스위칭 소자(222), 제2 스위치부(224) 및 스위칭 제어부(28)를 포함한다.2, a battery management system protection device according to an exemplary embodiment of the present invention may include a first switching element 212, a first switch unit 214, a second switching element 222, and a second switch unit 224. ) And a switching controller 28.

제1 스위칭 소자(212)는 n번째 배터리 모듈(21)의 마지막 단 배터리 셀(211) 및 부스바(24)의 연결점(213)과, BMS IC(26) 사이에 연결된다.The first switching element 212 is connected between the connection point 213 of the last stage battery cell 211 and the busbar 24 of the n-th battery module 21 and the BMS IC 26.

다시 도 2를 참조하면, n번째 배터리 모듈(21)의 마지막 단 배터리 셀(211)은 부스바(24)를 통해 n+1번째 배터리 모듈(22)의 처음 단 배터리 셀(221)과 연결될 수 있다. 이때 n번째 배터리 모듈(21)의 마지막 단 배터리 셀(211)과 부스바(24)가 연결되는 연결점(213)은 제1 스위칭 소자(212)의 일단과 연결될 수 있다.Referring back to FIG. 2, the last stage battery cell 211 of the nth battery module 21 may be connected to the first stage battery cell 221 of the n + 1th battery module 22 through the busbar 24. have. In this case, the connection point 213 to which the last stage battery cell 211 and the busbar 24 of the nth battery module 21 are connected may be connected to one end of the first switching element 212.

제1 스위치부(214)는 제1 스위칭 소자(212)의 제1 단자를 제1 스위칭 소자(212)의 제2 단자 및 n+1번째 배터리 모듈(22)의 처음 단 배터리 셀(221)의 제1극 중 어느 하나와 선택적으로 연결한다. The first switch unit 214 connects the first terminal of the first switching element 212 to the second terminal of the first switching element 212 and the first stage battery cell 221 of the n + 1 th battery module 22. Selective connection with any one of the first pole.

본 발명의 일 실시예에서, 제1 스위칭 소자(212)는 NMOSFET일 수 있다. 이때 제1 스위칭 소자(212)의 제1 단자는 NMOSFET의 게이트(Gate) 단자가 되며 제2 단자는 NMOSFET의 드레인(Drain) 단자가 된다.In one embodiment of the present invention, the first switching element 212 may be an NMOSFET. In this case, a first terminal of the first switching element 212 becomes a gate terminal of the NMOSFET and a second terminal becomes a drain terminal of the NMOSFET.

즉, 제1 스위치부(214)는 제1 스위칭 소자(212)의 게이트 단자를 제1 스위칭 소자(212)의 드레인 단자와 n+1번째 배터리 모듈(22)의 처음 단 배터리 셀(221)의 제1극 중 어느 하나와 선택적으로 연결시킬 수 있다. That is, the first switch unit 214 transfers the gate terminal of the first switching element 212 to the drain terminal of the first switching element 212 and the first stage battery cell 221 of the n + 1 th battery module 22. It can be selectively connected to any one of the first pole.

본 발명의 일 실시예에서, 제1 스위치부(214)에 의해 제1 스위칭 소자(212)의 제1 단자가 제1 스위칭 소자(212)의 제2 단자와 연결되면 부스바(24)로부터 BMS IC(26)로 흐르는 전류는 차단될 수 있다.In one embodiment of the present invention, when the first terminal of the first switching element 212 is connected with the second terminal of the first switching element 212 by the first switch unit 214, the BMS from the bus bar 24 The current flowing into the IC 26 can be interrupted.

이하에서는 도 3을 통해 게이트 단자와 드레인 단자가 서로 단락된 MOSFET의 동작 특성에 대해 상세히 설명한다. Hereinafter, an operation characteristic of the MOSFET in which the gate terminal and the drain terminal are shorted with each other will be described in detail with reference to FIG. 3.

도 3은 게이트 단자와 드레인 단자가 서로 단락된 NMOSFET 및 PMOSFET의 예를 나타낸 것이다. 3 shows an example of an NMOSFET and a PMOSFET with the gate terminal and the drain terminal shorted to each other.

도 3을 참조하면, 게이트 단자와 드레인 단자가 서로 단락된 NMOSFET 의 구조(31), 게이트 단자와 드레인 단자가 서로 단락된 PMOSFET의 구조(32) 및 각 MOSFET의 게이트-소스(Source) 전압(v)에 대응되는 드레인 전류(i)의 크기를 나타낸 그래프(33)가 도시되어 있다.Referring to FIG. 3, a structure 31 of an NMOSFET having a gate terminal and a drain terminal shorted to each other, a structure 32 of a PMOSFET having a gate terminal and a drain terminal shorted to each other, and a gate-source voltage (v) of each MOSFET (v). A graph 33 showing the magnitude of the drain current i is shown.

MOSFET은 MOSFET의 드레인-소스 전압(vDS)이 게이트-소스 전압(vGS)과 문턱 전압(vT)(Threshold Voltage)의 전압 차보다 클 경우 포화(Saturation) 상태에 놓인다(34). 즉, MOSFET의 드레인 전압(vD)과 게이트 전압(vG)의 차가 문턱 전압(vT)보다 높을 경우 MOSFET은 포화 상태에 놓이며, 이때 MOSFET의 드레인 전류(i)는 게이트 전압(vG)에 의해서만 영향을 받는다. The MOSFET is in saturation when the drain-source voltage vDS of the MOSFET is greater than the voltage difference between the gate-source voltage vGS and the threshold voltage vT (34). That is, when the difference between the drain voltage vD and the gate voltage vG of the MOSFET is higher than the threshold voltage vT, the MOSFET is in a saturation state, where the drain current i of the MOSFET is only affected by the gate voltage vG. Receive.

MOSFET의 문턱 전압(vT)은 항상 0보다 큰 전압값을 가지므로, 드레인 전압(vD)과 게이트 전압(vG)의 차가 0이 되는 MOSFET, 즉 게이트 단자와 드레인 단자가 단락된 MOSFET은 항상 포화 상태에 놓일 수 있다(35).Since the threshold voltage vT of the MOSFET always has a voltage value greater than zero, a MOSFET having a difference between the drain voltage vD and the gate voltage vG being zero, that is, a MOSFET having a shorted gate terminal and a drain terminal, is always saturated. May be placed (35).

도 3에 도시된 그래프(33)를 참조하면, MOSFET의 게이트-소스 전압(vGS)이 문턱 전압(vT) 이상일 경우 드레인 전류(i)는 MOSFET의 게이트-소스 전압(vGS)의 증가에 따라 지수 함수 형태로 증가될 수 있으며, 반대로 게이트-소스 전압(vGS)이 문턱 전압(vT) 미만일 경우 드레인 전류(i)는 0이 될 수 있다.Referring to the graph 33 shown in FIG. 3, when the gate-source voltage vGS of the MOSFET is greater than or equal to the threshold voltage vT, the drain current i becomes exponential with an increase in the gate-source voltage vGS of the MOSFET. The drain current i may be zero when the gate-source voltage vGS is less than the threshold voltage vT.

즉, 게이트 단자와 드레인 단자가 서로 단락된 MOSFET은 pn 접합 다이오드(pn-junction Diode)와 유사한 동작 특성을 가질 수 있다.That is, a MOSFET in which the gate terminal and the drain terminal are shorted with each other may have an operation characteristic similar to that of a pn junction diode.

다시 도 2를 참조하면, 제1 스위치부(214)에 의해 제1 스위칭 소자(212)의 제1 단자가 제1 스위칭 소자(212)의 제2 단자와 연결될 경우 제1 스위칭 소자(212)는 다이오드와 유사한 동작 특성을 가질 수 있다.Referring back to FIG. 2, when the first terminal of the first switching element 212 is connected to the second terminal of the first switching element 212 by the first switch unit 214, the first switching element 212 is It may have similar operating characteristics as a diode.

구체적으로, 제1 스위칭 소자(212)는 NMOSFET이므로 제1 스위칭 소자(212)의 제1 단자는 게이트 단자이고, 제1 스위칭 소자(212)의 제2 단자는 드레인 단자이다.Specifically, since the first switching element 212 is an NMOSFET, the first terminal of the first switching element 212 is a gate terminal, and the second terminal of the first switching element 212 is a drain terminal.

따라서 제1 스위칭 소자(212)의 제1 단자가 제1 스위칭 소자(212)의 제2 단자와 연결되면 제1 스위칭 소자(212)의 게이트 단자와 드레인 단자는 서로 단락되며, 제1 스위칭 소자(212)의 게이트-드레인 전압은 0이 된다. Accordingly, when the first terminal of the first switching element 212 is connected to the second terminal of the first switching element 212, the gate terminal and the drain terminal of the first switching element 212 are shorted to each other, and the first switching element ( The gate-drain voltage of 212 becomes zero.

결국, 제1 스위칭 소자(212)의 제1 단자가 제1 스위칭 소자(212)의 제2 단자와 연결됨으로써 NMOSFET인 제1 스위칭 소자(212)의 드레인 전류는 0이 되므로, 부스바(24)로부터 BMS IC(26)로 흐르는 전류는 차단될 수 있다.As a result, the first terminal of the first switching element 212 is connected to the second terminal of the first switching element 212, so that the drain current of the first switching element 212, which is an NMOSFET, becomes zero, so that the busbar 24 Current flowing from the BMS IC 26 can be interrupted.

제2 스위칭 소자(222)는 n+1번째 배터리 모듈(22)의 처음 단 배터리 셀(221) 및 부스바(24)의 연결점(223)과, BMS IC(26) 사이에 연결된다.The second switching element 222 is connected between the connection point 223 of the first stage battery cell 221 and the busbar 24 of the n + 1 th battery module 22 and the BMS IC 26.

다시 도 2를 참조하면, n+1번째 배터리 모듈(22)의 처음 단 배터리 셀(221)은 부스바(24)를 통해 n번째 배터리 모듈(21)의 마지막 단 배터리 셀(211)과 연결될 수 있다. 이때 n+1번째 배터리 모듈(22)의 처음 단 배터리 셀(221)과 부스바(24)가 연결되는 연결점(223)은 제2 스위칭 소자(222)의 일단과 연결될 수 있다.Referring back to FIG. 2, the first stage battery cell 221 of the n + 1 th battery module 22 may be connected to the last stage battery cell 211 of the n th battery module 21 through the busbar 24. have. In this case, the connection point 223 connecting the first stage battery cell 221 and the bus bar 24 of the n + 1 th battery module 22 may be connected to one end of the second switching element 222.

제2 스위치부(224)는 제2 스위칭 소자(222)의 제1 단자를 제2 스위칭 소자(222)의 제2 단자 및 n번째 배터리 모듈(21)의 마지막 단 배터리 셀(211)의 제2극 중 어느 하나와 선택적으로 연결한다.The second switch unit 224 transfers the first terminal of the second switching element 222 to the second terminal of the second switching element 222 and the second terminal of the last stage battery cell 211 of the nth battery module 21. Selectively connect with any of the poles.

본 발명의 일 실시예에서, 제2 스위칭 소자(222)는 PMOSFET일 수 있다. 이때 제2 스위칭 소자(222)의 제1 단자는 PMOSFET의 게이트 단자가 되며 제2 단자는 PMOSFET의 드레인 단자가 된다.In one embodiment of the present invention, the second switching element 222 may be a PMOSFET. At this time, the first terminal of the second switching element 222 is a gate terminal of the PMOSFET and the second terminal is a drain terminal of the PMOSFET.

즉, 제2 스위치부(224)는 제2 스위칭 소자(222)의 게이트 단자를 제2 스위칭 소자(222)의 드레인 단자와 n번째 배터리 모듈(21)의 마지막 단 배터리 셀(211)의 제2극 중 어느 하나와 선택적으로 연결시킬 수 있다. That is, the second switch unit 224 transfers the gate terminal of the second switching element 222 to the drain terminal of the second switching element 222 and the second terminal battery cell 211 of the last stage of the nth battery module 21. It can be selectively connected to either of the poles.

본 발명의 일 실시예에서, 제2 스위치부(224)에 의해 제2 스위칭 소자(222)의 제1 단자가 제2 스위칭 소자(222)의 제2 단자와 연결되면, BMS IC(26)로부터 부스바(24)로 흐르는 전류는 차단될 수 있다.In one embodiment of the present invention, when the first terminal of the second switching element 222 is connected to the second terminal of the second switching element 222 by the second switch unit 224, the BMS IC 26 may be used. The current flowing into the busbar 24 may be cut off.

즉, 제2 스위치부(224)에 의해 제2 스위칭 소자(222)의 제1 단자가 제2 스위칭 소자(222)의 제2 단자와 연결될 경우 제2 스위칭 소자(222)는 다이오드와 유사한 동작 특성을 가질 수 있다.That is, when the first terminal of the second switching element 222 is connected to the second terminal of the second switching element 222 by the second switch unit 224, the second switching element 222 has an operation characteristic similar to that of a diode. Can have

구체적으로, 제2 스위칭 소자(222)는 PMOSFET이므로 제2 스위칭 소자(222)의 제1 단자는 게이트 단자이고, 제2 스위칭 소자(222)의 제2 단자는 드레인 단자이다.Specifically, since the second switching element 222 is a PMOSFET, the first terminal of the second switching element 222 is a gate terminal, and the second terminal of the second switching element 222 is a drain terminal.

따라서 제2 스위칭 소자(222)의 제1 단자가 제2 스위칭 소자(222)의 제2 단자와 연결되면 제2 스위칭 소자(222)의 게이트 단자와 드레인 단자는 서로 단락되며 제2 스위칭 소자(222)의 게이트-드레인 전압은 0이 된다.Therefore, when the first terminal of the second switching element 222 is connected to the second terminal of the second switching element 222, the gate terminal and the drain terminal of the second switching element 222 are shorted to each other and the second switching element 222 Gate-drain voltage is zero.

결국, 제2 스위칭 소자(222)의 제1 단자가 제2 스위칭 소자(222)의 제2 단자와 연결됨으로써 PMOSFET인 제2 스위칭 소자(222)의 드레인 전류는 0이 되므로, BMS IC(26)로부터 부스바(24)로 흐르는 전류는 차단될 수 있다.As a result, since the first terminal of the second switching element 222 is connected to the second terminal of the second switching element 222, the drain current of the second switching element 222, which is a PMOSFET, becomes zero, so that the BMS IC 26 The current flowing from the busbars 24 to the bus bar 24 can be interrupted.

이처럼, 본 발명은 배터리 모듈과 BMS IC를 연결하는 스위칭 소자의 제어를 통해 부스바의 역전압 전류를 차단함으로써 BMS IC의 손상을 방지할 수 있다.As such, the present invention can prevent damage to the BMS IC by blocking the reverse voltage current of the busbar through the control of the switching element connecting the battery module and the BMS IC.

스위칭 제어부(28)는 제어 모드에 따라서 상기 제1 스위치부(214) 및 제2 스위치부(224)의 연결 상태를 제어한다.The switching controller 28 controls the connection state of the first switch unit 214 and the second switch unit 224 according to the control mode.

본 발명의 일 실시예에서, 스위칭 제어부(28)는 제어 모드가 전압 밸런싱 모드이면 제1 스위치부(214) 및 제2 스위치부(224)의 연결 상태를 제어하여, 제1 스위칭 소자(212)의 제1 단자를 n+1번째 배터리 모듈(22)의 처음 단 배터리 셀(221)의 제1극과 연결하거나, 제2 스위칭 소자(222)의 제1 단자를 n번째 배터리 모듈(21)의 마지막 단 배터리 셀(211)의 제2극과 연결할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the switching control unit 28 controls the connection state of the first switch unit 214 and the second switch unit 224 when the control mode is a voltage balancing mode, the first switching device 212 Connect the first terminal of the n + 1 th battery module 22 to the first electrode of the first stage battery cell 221 or the first terminal of the second switching element 222 of the n th battery module 21 The second terminal of the last stage battery cell 211 may be connected.

본 발명의 일 실시예에서, 스위칭 제어부(28)는 제어 모드가 슬립 모드이면 제1 스위치부(214) 및 제2 스위치부(224)의 연결 상태를 제어하여, 제1 스위칭 소자(212)의 제1 단자를 제1 스위칭 소자(212)의 제2 단자와 연결하고, 제2 스위칭 소자(222)의 제1 단자를 제2 스위칭 소자(222)의 제2 단자와 연결할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the switching controller 28 controls the connection state of the first switch unit 214 and the second switch unit 224 if the control mode is a sleep mode, The first terminal may be connected to the second terminal of the first switching element 212, and the first terminal of the second switching element 222 may be connected to the second terminal of the second switching element 222.

본 발명의 일 실시예에서, 스위칭 제어부(28)는 제어 모드가 전압 센싱 모드이면 제1 스위치부(214) 및 제2 스위치부(224)의 연결 상태를 제어하여, 제1 스위칭 소자(212)의 제1 단자를 n+1번째 배터리 모듈(22)의 처음 단 배터리 셀(221)의 제1극과 연결하고, 제2 스위칭 소자(222)의 제1 단자를 n번째 배터리 모듈(21)의 마지막 단 배터리 셀(211)의 제2극과 연결할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the switching control unit 28 controls the connection state of the first switch unit 214 and the second switch unit 224 when the control mode is a voltage sensing mode, the first switching element 212 Connects the first terminal of the n + 1 th battery module 22 to the first electrode of the first stage battery cell 221 and the first terminal of the second switching element 222 of the n th battery module 21. The second terminal of the last stage battery cell 211 may be connected.

이하에서는 도 4 내지 도 6을 통해 스위칭 제어부의 제어 모드에 따른 제1 스위치부 및 제2 스위치부의 연결 상태 및, 제1 스위치부 및 제2 스위치부의 연결 상태에 따른 배터리 관리 시스템 보호 장치의 동작에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the operation of the battery management system protection device according to the connection state of the first switch unit and the second switch unit and the connection state of the first switch unit and the second switch unit according to the control mode of the switching controller will be described with reference to FIGS. 4 to 6. This will be described in detail.

참고로, 도 4 내지 도 6에 도시된 다이오드 및 단락선은 제1 스위치부 및 제2 스위치부의 연결 상태에 따른 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자의 동작 특성을 설명하기 위한 것으로, 실제 제1 스위치부 및 제2 스위치부의 연결 구조는 각 도면에 도시되지 않았다. For reference, the diodes and the short circuit lines shown in FIGS. 4 to 6 are for explaining the operating characteristics of the first switching element and the second switching element according to the connection state of the first switch unit and the second switch unit. The connection structure of the switch unit and the second switch unit is not shown in each drawing.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 밸런싱 모드인 배터리 관리 시스템 보호 장치의 구조를 나타낸 회로도이다.4 is a circuit diagram illustrating a structure of a battery management system protection device in a voltage balancing mode according to an embodiment of the present invention.

전술한 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에서 스위칭 제어부(28)는 제어 모드가 전압 밸런싱 모드이면 제1 스위치부(214) 및 제2 스위치부(224)의 연결 상태를 제어하여, 제1 스위칭 소자(212)의 제1 단자를 n+1번째 배터리 모듈(22)의 처음 단 배터리 셀(221)의 제1극과 연결하거나, 제2 스위칭 소자(222)의 제1 단자를 n번째 배터리 모듈(21)의 마지막 단 배터리 셀(211)의 제2극과 연결할 수 있다.As described above, in one embodiment of the present invention, the switching control unit 28 controls the connection state of the first switch unit 214 and the second switch unit 224 when the control mode is the voltage balancing mode, to thereby switch the first switch. The first terminal of the element 212 is connected to the first electrode of the first battery cell 221 of the n + 1th battery module 22, or the first terminal of the second switching element 222 is connected to the nth battery module. The second terminal of the last stage battery cell 211 of 21 may be connected.

도 4를 참조하면, 전압 밸런싱 모드에서 스위칭 제어부(28)가 제1 스위치부(214)를 제어하여 제1 스위칭 소자(212)의 제1 단자를 n+1번째 배터리 모듈(22)의 처음 단 배터리 셀(221)의 제1극과 연결하고, 제2 스위치부(224)를 제어하여 제2 스위칭 소자(222)의 제1 단자를 제2 스위칭 소자(222)의 제2 단자와 연결한 모습이 나타나 있다.Referring to FIG. 4, in the voltage balancing mode, the switching controller 28 controls the first switch unit 214 to connect the first terminal of the first switching element 212 to the first end of the n + 1 th battery module 22. The first terminal of the second switching element 222 is connected to the second terminal of the second switching element 222 by connecting to the first electrode of the battery cell 221 and controlling the second switch unit 224. Is shown.

스위칭 제어부(28)는 제1 스위치부(214)를 제어하여 제1 스위칭 소자(212)의 제1 단자를 n+1번째 배터리 모듈(22)의 처음 단 배터리 셀(221)의 제1극과 연결함으로써 제1 스위칭 소자(212)의 게이트-기판 바이어스 전압을 조절할 수 있다. The switching controller 28 controls the first switch unit 214 to connect the first terminal of the first switching element 212 to the first electrode of the first stage battery cell 221 of the n + 1 th battery module 22. By connecting, the gate-substrate bias voltage of the first switching element 212 may be adjusted.

즉, 스위칭 제어부(28)는 제1 스위치부(214)를 제어하여 제1 스위칭 소자(212)의 제1 단자를 n+1번째 배터리 모듈(22)의 처음 단 배터리 셀(221)의 제1극과 연결함으로써 제1 스위칭 소자(212)의 게이트 전압 및 기판 전압의 제어를 통해 부스바(24), n번째 배터리 모듈(21)의 마지막 단 배터리 셀(211) 및 BMS IC(26)를 서로 전기적으로 단락시킬 수 있다(412). That is, the switching controller 28 controls the first switch unit 214 to connect the first terminal of the first switching element 212 to the first terminal of the first battery cell 221 of the n + 1 th battery module 22. The bus bar 24, the last stage battery cell 211 of the nth battery module 21, and the BMS IC 26 are connected to each other by controlling the gate voltage and the substrate voltage of the first switching element 212 by connecting with the poles. It may be electrically shorted (412).

한편, 스위칭 제어부(28)는 제2 스위치부(224)를 제어하여 제2 스위칭 소자(222)의 제1 단자를 제2 스위칭 소자(222)의 제2 단자와 연결함으로써 BMS IC(26)로부터 부스바(24)로 흐르는 전류를 차단할 수 있다(422).On the other hand, the switching control unit 28 controls the second switch unit 224 to connect the first terminal of the second switching element 222 with the second terminal of the second switching element 222 to thereby remove the BMS IC 26 from the BMS IC 26. The current flowing to the busbar 24 may be blocked (422).

이처럼 본 발명의 스위칭 제어부(28)는 전압 밸런싱 모드에서 제1 스위치부(214) 및 제2 스위치부(224)의 연결 상태를 제어하여 제1 스위칭 소자(212) 및 제2 스위칭 소자(222) 중 어느 하나의 스위칭 소자를 BMS IC(26)와 부스바(24) 사이에 흐르는 전류를 차단하는 데 사용하고, 다른 하나의 스위칭 소자를 부스바(24), 배터리 모듈에 포함된 배터리 셀 및 BMS IC(26)의 단락에 사용함으로써, BMS IC(26)가 배터리 모듈에 포함된 특정 배터리 셀의 전압을 제어하도록 할 수 있다. As described above, the switching controller 28 of the present invention controls the connection state of the first switch unit 214 and the second switch unit 224 in the voltage balancing mode so that the first switching element 212 and the second switching element 222 are controlled. Any one of the switching elements is used to block the current flowing between the BMS IC 26 and the busbar 24, and the other switching element is used for the busbar 24, the battery cells contained in the battery module and the BMS. By using the short circuit of the IC 26, the BMS IC 26 can be controlled to control the voltage of a specific battery cell included in the battery module.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬립 모드인 배터리 관리 시스템 보호 장치의 구조를 나타낸 회로도이다.5 is a circuit diagram illustrating a structure of a battery management system protection device in a sleep mode according to an embodiment of the present invention.

전술한 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에서 스위칭 제어부(28)는 제어 모드가 슬립 모드이면 제1 스위치부(214) 및 제2 스위치부(224)의 연결 상태를 제어하여, 제1 스위칭 소자(212)의 제1 단자를 제1 스위칭 소자(212)의 제2 단자와 연결하고, 제2 스위칭 소자(222)의 제1 단자를 제2 스위칭 소자(222)의 제2 단자와 연결할 수 있다.As described above, in one embodiment of the present invention, if the control mode is the sleep mode, the switching controller 28 controls the connection state of the first switch unit 214 and the second switch unit 224, so that the first switching element The first terminal of 212 may be connected to the second terminal of the first switching element 212, and the first terminal of the second switching element 222 may be connected to the second terminal of the second switching element 222. .

도 5를 참조하면, 슬립 모드에서 스위칭 제어부(28)가 제1 스위치부(214)를 제어하여 제1 스위칭 소자(212)의 제1 단자를 제1 스위칭 소자(212)의 제2 단자와 연결하고, 제2 스위치부(224)를 제어하여 제2 스위칭 소자(222)의 제1 단자를 제2 스위칭 소자(222)의 제2 단자와 연결한 모습이 나타나 있다.Referring to FIG. 5, in the sleep mode, the switching controller 28 controls the first switch unit 214 to connect the first terminal of the first switching element 212 with the second terminal of the first switching element 212. The first switch of the second switching element 222 is connected to the second terminal of the second switching element 222 by controlling the second switch unit 224.

스위칭 제어부(28)는 제1 스위치부(214)를 제어하여 제1 스위칭 소자(212)의 제1 단자를 제1 스위칭 소자(212)의 제2 단자와 연결함으로써 부스바(24)로부터 BMS IC(26)로 흐르는 전류를 차단할 수 있다(512).The switching control unit 28 controls the first switch unit 214 to connect the first terminal of the first switching element 212 with the second terminal of the first switching element 212 so that the BMS IC from the busbar 24 can be connected. The current flowing to 26 may be blocked (512).

또한, 스위칭 제어부(28)는 제2 스위치부(224)를 제어하여 제2 스위칭 소자(222)의 제1 단자를 제2 스위칭 소자(222)의 제2 단자와 연결함으로써 BMS IC(26)로부터 부스바(24)로 흐르는 전류를 차단할 수 있다(522).In addition, the switching control unit 28 controls the second switch unit 224 to connect the first terminal of the second switching element 222 with the second terminal of the second switching element 222 so that the BMS IC 26 The current flowing to the busbar 24 may be blocked (522).

이처럼 본 발명의 스위칭 제어부(28)는 전압 밸런싱 모드에서 제1 스위치부(214) 및 제2 스위치부(224)의 연결 상태를 제어하여 제1 스위칭 소자(212) 및 제2 스위칭 소자(222)를 모두 전류의 차단에 사용함으로써, 부스바(24)의 역전압으로 인한 전류로부터 BMS IC(26)를 보호함과 동시에 BMS IC(26)가 각 배터리 모듈에 포함된 배터리 셀의 전압을 관리하도록 할 수 있다. As described above, the switching controller 28 of the present invention controls the connection state of the first switch unit 214 and the second switch unit 224 in the voltage balancing mode so that the first switching element 212 and the second switching element 222 are controlled. Is used to cut off the current so that the BMS IC 26 can be protected from the current caused by the reverse voltage of the busbar 24 while the BMS IC 26 manages the voltage of the battery cells included in each battery module. can do.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 센싱 모드인 배터리 관리 시스템 보호 장치의 구조를 나타낸 회로도이다.6 is a circuit diagram illustrating a structure of a battery management system protection device in a voltage sensing mode according to an embodiment of the present invention.

전술한 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에서 스위칭 제어부(28)는 제어 모드가 전압 센싱 모드이면 제1 스위치부(214) 및 제2 스위치부(224)의 연결 상태를 제어하여, 제1 스위칭 소자(212)의 제1 단자를 n+1번째 배터리 모듈(22)의 처음 단 배터리 셀(221)의 제1극과 연결하고, 제2 스위칭 소자(222)의 제1 단자를 n번째 배터리 모듈(21)의 마지막 단 배터리 셀(211)의 제2극과 연결할 수 있다.As described above, in one embodiment of the present invention, when the control mode is the voltage sensing mode, the switching controller 28 controls the connection state of the first switch unit 214 and the second switch unit 224 to thereby switch the first switch. The first terminal of the element 212 is connected with the first electrode of the first stage battery cell 221 of the n + 1 th battery module 22, and the first terminal of the second switching element 222 is connected to the n th battery module. The second terminal of the last stage battery cell 211 of 21 may be connected.

도 6을 참조하면, 전압 센싱 모드에서 스위칭 제어부(28)가 제1 스위치부(214)를 제어하여 제1 스위칭 소자(212)의 제1 단자를 n+1번째 배터리 모듈(22)의 처음 단 배터리 셀(221)의 제1극과 연결하고, 제2 스위치부(224)를 제어하여 제2 스위칭 소자(222)의 제1 단자를 n번째 배터리 모듈(21)의 마지막 단 배터리 셀(211)의 제2극과 연결한 모습이 나타나 있다.Referring to FIG. 6, in the voltage sensing mode, the switching controller 28 controls the first switch unit 214 to connect the first terminal of the first switching element 212 to the first end of the n + 1 th battery module 22. The first terminal of the second switching element 222 is connected to the first electrode of the battery cell 221 and the second switch unit 224 controls the first terminal of the n-th battery module 21. The connection with the second pole of the is shown.

스위칭 제어부(28)는 제1 스위치부(214)를 제어하여 제1 스위칭 소자(212)의 제1 단자를 n+1번째 배터리 모듈(22)의 처음 단 배터리 셀(221)의 제1극과 연결함으로써 제1 스위칭 소자(212)의 게이트-기판 바이어스 전압을 조절할 수 있다. The switching controller 28 controls the first switch unit 214 to connect the first terminal of the first switching element 212 to the first electrode of the first stage battery cell 221 of the n + 1 th battery module 22. By connecting, the gate-substrate bias voltage of the first switching element 212 may be adjusted.

즉, 스위칭 제어부(28)는 제1 스위치부(214)를 제어하여 제1 스위칭 소자(212)의 제1 단자를 n+1번째 배터리 모듈(22)의 처음 단 배터리 셀(221)의 제1극과 연결함으로써, 제1 스위칭 소자(212)의 게이트 전압 및 기판 전압의 제어를 통해 부스바(24), n번째 배터리 모듈(21)의 마지막 단 배터리 셀(211) 및 BMS IC(26)를 서로 전기적으로 단락시킬 수 있다(612). That is, the switching controller 28 controls the first switch unit 214 to connect the first terminal of the first switching element 212 to the first terminal of the first battery cell 221 of the n + 1 th battery module 22. By connecting the poles, the bus bar 24, the last stage battery cell 211 of the nth battery module 21 and the BMS IC 26 are controlled by controlling the gate voltage and the substrate voltage of the first switching element 212. It may be electrically shorted to each other (612).

한편, 스위칭 제어부(28)는 제2 스위치부(224)를 제어하여 제2 스위칭 소자(222)의 제1 단자를 n번째 배터리 모듈(21)의 마지막 단 배터리 셀(211)의 제2극과 연결함으로써 제2 스위칭 소자(222)의 게이트-기판 바이어스 전압을 조절할 수 있다. Meanwhile, the switching controller 28 controls the second switch unit 224 to connect the first terminal of the second switching element 222 with the second electrode of the last stage battery cell 211 of the nth battery module 21. By connecting, the gate-substrate bias voltage of the second switching element 222 may be adjusted.

즉, 스위칭 제어부(28)는 제2 스위치부(224)를 제어하여 제2 스위칭 소자(222)의 제1 단자를 n번째 배터리 모듈(21)의 마지막 단 배터리 셀(211)의 제2극과 연결함으로써, 제2 스위칭 소자(222)의 게이트 전압 및 기판 전압의 제어를 통해 부스바(24), n+1번째 배터리 모듈(22)의 처음 단 배터리 셀(221) 및 BMS IC(26)를 서로 전기적으로 단락시킬 수 있다(622). That is, the switching controller 28 controls the second switch unit 224 to connect the first terminal of the second switching element 222 with the second electrode of the last stage battery cell 211 of the n-th battery module 21. By connecting the bus bar 24, the first battery cell 221 of the n + 1 th battery module 22, and the BMS IC 26 by controlling the gate voltage and the substrate voltage of the second switching element 222. It may be electrically shorted to each other (622).

이처럼, 본 발명의 스위칭 제어부(28)는 전압 밸런싱 모드에서 제1 스위치부(214) 및 제2 스위치부(224)의 연결 상태를 제어하여 제1 스위칭 소자(212) 및 제2 스위칭 소자(222)를 모두 부스바(24), 배터리 모듈에 포함된 배터리 셀 및 BMS IC(26)의 단락에 사용함으로써, 각 배터리 모듈에 포함된 배터리 셀의 전압 또는 부스바(24)의 전압을 정확히 측정할 수 있다.As described above, the switching controller 28 of the present invention controls the connection state of the first switch unit 214 and the second switch unit 224 in the voltage balancing mode so that the first switching element 212 and the second switching element 222 are controlled. ) Are all used to short-circuit the busbar 24, the battery cells included in the battery module, and the BMS IC 26 to accurately measure the voltage of the battery cells or busbar 24 included in each battery module. Can be.

전술한 것과 같이, 본 발명의 배터리 관리 시스템 보호 장치는 배터리 모듈과 BMS IC를 연결하는 스위칭 소자의 제어를 통해 부스바의 역전압 전류를 차단함으로써, BMS IC의 손상을 방지할 수 있다. As described above, the battery management system protection device of the present invention can prevent damage to the BMS IC by blocking the reverse voltage current of the busbar through the control of the switching element connecting the battery module and the BMS IC.

또한, 본 발명의 배터리 관리 시스템 보호 장치는 부스바의 역전압 전류를 차단하여 BMS IC의 손상을 방지할 수 있으므로, 한 개의 BMS IC를 사용하여 두 개 이상의 배터리 모듈을 관리할 수 있도록 함으로써 배터리 관리 시스템의 생산 단가를 낮출 수 있다. In addition, the battery management system protection device of the present invention can prevent damage to the BMS IC by blocking the reverse voltage current of the busbar, battery management by allowing two or more battery modules to be managed using one BMS IC The production cost of the system can be lowered.

전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.The present invention described above is capable of various substitutions, modifications, and changes without departing from the spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains. It is not limited by.

28: 스위칭 제어부
212: 제1 스위칭 소자
214: 제1 스위치부
222: 제2 스위칭 소자
224: 제2 스위치부28: switching control
212: first switching element
214: first switch
222: second switching element
224: second switch unit

Claims (6)

n번째 배터리 모듈의 마지막 단 배터리 셀 및 부스바의 연결점과, BMS IC 사이에 연결되는 제1 스위칭 소자;
상기 제1 스위칭 소자의 제1 단자를 상기 제1 스위칭 소자의 제2 단자 및 n+1번째 배터리 모듈의 처음 단 배터리 셀의 제1극 중 어느 하나와 선택적으로 연결하는 제1 스위치부;
상기 n+1번째 배터리 모듈의 처음 단 배터리 셀 및 상기 부스바의 연결점과, 상기 BMS IC 사이에 연결되는 제2 스위칭 소자;
상기 제2 스위칭 소자의 제1 단자를 상기 제2 스위칭 소자의 제2 단자 및 상기 n번째 배터리 모듈의 마지막 단 배터리 셀의 제2극 중 어느 하나와 선택적으로 연결하는 제2 스위치부; 및
제어 모드에 따라서 상기 제1 스위치부 및 제2 스위치부의 연결 상태를 제어하는 스위칭 제어부를 포함하고,
상기 제1 스위치부에 의해 상기 제1 스위칭 소자의 제1 단자가 상기 제1 스위칭 소자의 제2 단자와 연결되면, 상기 부스바로부터 상기 BMS IC로 흐르는 전류는 차단되고,
상기 제2 스위치부에 의해 상기 제2 스위칭 소자의 제1 단자가 상기 제2 스위칭 소자의 제2 단자와 연결되면, 상기 BMS IC로부터 상기 부스바로 흐르는 전류는 차단되는
배터리 관리 시스템 보호 장치.
a first switching element connected between the connection point of the last stage battery cell and the busbar of the nth battery module and the BMS IC;
A first switch unit selectively connecting the first terminal of the first switching element to any one of the second terminal of the first switching element and the first pole of the first stage battery cell of the n + 1 th battery module;
A second switching element connected between a connection point of the first stage battery cell and the busbar of the n + 1th battery module and the BMS IC;
A second switch unit for selectively connecting the first terminal of the second switching element to any one of the second terminal of the second switching element and the second pole of the last stage battery cell of the nth battery module; And
A switching control unit controlling a connection state of the first switch unit and the second switch unit according to a control mode;
When the first terminal of the first switching device is connected to the second terminal of the first switching device by the first switch unit, the current flowing from the busbar to the BMS IC is cut off,
When the first terminal of the second switching element is connected to the second terminal of the second switching element by the second switch unit, current flowing from the BMS IC to the busbar is blocked.
Battery management system protection device.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 스위칭 제어부는
상기 제어 모드가 전압 밸런싱 모드이면 상기 제1 스위치부 및 상기 제2 스위치부의 연결 상태를 제어하여, 상기 제1 스위칭 소자의 제1 단자를 상기 n+1번째 배터리 모듈의 처음 단 배터리 셀의 제1극과 연결하거나, 상기 제2 스위칭 소자의 제1 단자를 상기 n번째 배터리 모듈의 마지막 단 배터리 셀의 제2극과 연결하는
배터리 관리 시스템 보호 장치.
The method of claim 1,
The switching control unit
When the control mode is a voltage balancing mode, the connection state of the first switch unit and the second switch unit is controlled so that the first terminal of the first switching element is connected to the first terminal of the first stage battery cell of the n + 1 th battery module. Connecting the first terminal of the second switching element to the second terminal of the last battery cell of the nth battery module;
Battery management system protection device.
제1항에 있어서,
상기 스위칭 제어부는
상기 제어 모드가 슬립 모드이면 상기 제1 스위치부 및 상기 제2 스위치부의 연결 상태를 제어하여, 상기 제1 스위칭 소자의 제1 단자를 상기 제1 스위칭 소자의 제2 단자와 연결하고, 상기 제2 스위칭 소자의 제1 단자를 상기 제2 스위칭 소자의 제2 단자와 연결하는
배터리 관리 시스템 보호 장치.
The method of claim 1,
The switching control unit
When the control mode is a sleep mode, the connection state of the first switch unit and the second switch unit is controlled to connect the first terminal of the first switching element to the second terminal of the first switching element, and the second Connecting the first terminal of the switching element to the second terminal of the second switching element
Battery management system protection device.
제1항에 있어서,
상기 스위칭 제어부는
상기 제어 모드가 전압 센싱 모드이면 상기 제1 스위치부 및 상기 제2 스위치부의 연결 상태를 제어하여, 상기 제1 스위칭 소자의 제1 단자를 상기 n+1번째 배터리 모듈의 처음 단 배터리 셀의 제1극과 연결하고, 상기 제2 스위칭 소자의 제1 단자를 상기 n번째 배터리 모듈의 마지막 단 배터리 셀의 제2극과 연결하는
배터리 관리 시스템 보호 장치.
The method of claim 1,
The switching control unit
When the control mode is a voltage sensing mode, the connection state of the first switch unit and the second switch unit is controlled to control the first terminal of the first switching element to the first terminal of the first stage battery cell of the n + 1 th battery module. A pole connecting the first terminal of the second switching element to a second pole of the last stage battery cell of the nth battery module.
Battery management system protection device.
KR1020170140373A 2017-10-26 2017-10-26 Battery management system protection apparatus KR102042433B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170140373A KR102042433B1 (en) 2017-10-26 2017-10-26 Battery management system protection apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170140373A KR102042433B1 (en) 2017-10-26 2017-10-26 Battery management system protection apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190046497A KR20190046497A (en) 2019-05-07
KR102042433B1 true KR102042433B1 (en) 2019-11-08

Family

ID=66656152

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170140373A KR102042433B1 (en) 2017-10-26 2017-10-26 Battery management system protection apparatus

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102042433B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240038853A (en) * 2022-09-16 2024-03-26 주식회사 부명 Battery module including cell controller connected to battery cells

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010142039A (en) 2008-12-12 2010-06-24 Macnica Inc Electrical energy storage device
KR100999978B1 (en) 2010-06-25 2010-12-13 박기주 Monitoting control unit of solar power generation system
JP2015002108A (en) 2013-06-17 2015-01-05 住友電気工業株式会社 Secondary battery system

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060016989A (en) * 2004-08-19 2006-02-23 주식회사 팬택 Mobile communication terminal with remote power control function and method of remote power control thereof
KR20110064055A (en) * 2009-12-07 2011-06-15 주식회사 엘지화학 Circuit device for protecting battery management system and battery pack comprising the same
KR101174895B1 (en) * 2010-09-02 2012-08-17 삼성에스디아이 주식회사 Battery pack, and controlling method of the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010142039A (en) 2008-12-12 2010-06-24 Macnica Inc Electrical energy storage device
KR100999978B1 (en) 2010-06-25 2010-12-13 박기주 Monitoting control unit of solar power generation system
JP2015002108A (en) 2013-06-17 2015-01-05 住友電気工業株式会社 Secondary battery system

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190046497A (en) 2019-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9166416B2 (en) Method for balancing cells in batteries
US9124103B2 (en) Electrical storage apparatus
CN100474734C (en) Power supply apparatus
Kim et al. Series-connected self-reconfigurable multicell battery
US8872478B2 (en) Circuit and method for balancing battery cells
ES2933802T3 (en) Procedure and device for battery balancing
US7816891B2 (en) Active voltage management system for energy storage device
CN101752619A (en) Rechargeable battery protection integrated circuit device, rechargeable battery protection module, and battery pack
JP2012065538A (en) Power storage system
CN107968641B (en) Load switch circuit, battery pack and multi-power-supply system
KR102068968B1 (en) Battery voltage detector circuit
CN110431723B (en) Battery device, battery management device, electronic device, electric vehicle, power storage device, and power system
CN1327276A (en) Battery group
KR102042433B1 (en) Battery management system protection apparatus
US20150035490A1 (en) Battery management system and method
CN112181037B (en) Multi-path power supply current equalizing circuit and control method
US20110235224A1 (en) Semiconductor integrated circuit
CN210517777U (en) Battery protection circuit and battery charging and discharging system
CN102629758A (en) Voltage comparator-based drop gate voltage circuit
CN201222649Y (en) Overdischarging protection circuit capable of charging battery
CN110601143A (en) Battery protection circuit and battery charging and discharging system
US9419474B2 (en) Voltage control using field-effect transistors
KR102240177B1 (en) Battery protection circuit, battery protection apparatus, and battery pack, and battery protection mathod
JP5491666B1 (en) Solar cell characteristic measuring device
KR101179457B1 (en) Voltage balencing circuit for protecting switching element in battery management system

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant