KR20070029936A - Battery management system and driving method thereof - Google Patents

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Abstract

A battery management system and a method for driving the same are provided to estimate an SOC(State Of Charge) and an SOH(State Of Health) based on a pack current by correcting a current offset which exists in a current sensor to obtain the accurate pack current. A battery management system includes a current sensor(10), a pack current correction unit(220), an SOC determining unit(230), and an SOH determining unit(240). The current sensor(10) is connected to an output terminal of a battery, and measures a pack current of the battery. The current sensor(10) outputs a current value corresponding to the pack current. The pack current correction unit(220) determines a measuring current error of the current sensor(10) based on the current value inputted from the current sensor(10). The pack current correction unit(220) outputs a correction current value by subtracting the measuring current error from the current value. The SOC determining unit(230) estimates an SOC of the battery based on the correction current value outputted from the pack current correction unit(220). The SOH determining unit(240) estimates an SOH of the battery based on the correction current value outputted from the pack current correction unit(220).

Description

배터리 관리 시스템 및 그의 구동 방법{Battery management system and driving method thereof}Battery management system and driving method thereof

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리, BMS 및 BMS의 주변장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.1 is a view schematically showing a battery, a BMS, and a peripheral device of a BMS according to a first embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 센싱부를 개략적으로 보여주는 도면이다.2 is a view schematically illustrating a sensing unit according to a first embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 MCU를 개략적으로 보여주는 도면이다.3 is a view schematically showing an MCU according to a first embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 MCU를 개략적으로 보여주는 도면이다. 4 is a view schematically showing an MCU according to a second embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 BMS의 구동방법을 순서대로 보여주는 도면이다. 5 is a diagram illustrating a method of driving a BMS according to a second embodiment of the present invention in order.

도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 BMS의 구동방법을 순서대로 보여주는 도면이다. 6 is a diagram illustrating a method of driving a BMS according to a third embodiment of the present invention in order.

본 발명은 배터리 관리 시스템(Battery Management System)에 관한 것으로, 특히, 전기 에너지를 이용하는 자동차에 사용될 수 있는 배터리 관리 시스템 및 그 의 구동방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a battery management system, and more particularly, to a battery management system that can be used in an automobile using electrical energy and a driving method thereof.

가솔린이나 중유를 주연료로 사용하는 내연 엔진을 이용하는 자동차는 대기오염 등 공해발생에 심각한 영향을 주고 있다. 따라서 최근에는 공해발생을 줄이기 위하여, 전기 자동차 또는 하이브리드(Hybrid) 자동차의 개발에 많은 노력을 기울이고 있다.Automobiles using internal combustion engines that use gasoline or heavy oil as their main fuels have serious effects on pollution, such as air pollution. Therefore, in recent years, in order to reduce the occurrence of pollution, much efforts have been made in the development of electric vehicles or hybrid vehicles.

전기 자동차는 배터리(battery)에서 출력되는 전기에너지에 의해 동작하는 배터리 엔진을 이용하는 자동차이다. 이러한 전기 자동차는 충방전이 가능한 다수의 2차 전지(cell)가 하나의 팩(pack)으로 형성된 배터리를 주동력원으로 이용하기 때문에 배기가스가 전혀 없으며 소음이 아주 작은 장점이 있다. An electric vehicle is a vehicle using a battery engine operated by electric energy output from a battery. Such an electric vehicle uses no battery as a main power source because a plurality of secondary cells capable of charging and discharging are used as a pack has no exhaust gas and has a very small noise.

한편, 하이브리드 자동차라 함은 내연 엔진을 이용하는 자동차와 전기 자동차의 중간 단계의 자동차로서, 두 가지 이상의 동력원, 예컨대 내연 엔진 및 배터리 엔진을 사용하는 자동차이다. 현재에는, 내연 엔진과 수소와 산소를 연속적으로 공급하면서 화학반응을 일으켜 직접 전기 에너지를 얻는 연료 전지를 이용하거나, 배터리와 연료 전지를 이용하는 등 혼합된 형태의 하이브리드 자동차가 개발되고 있다. A hybrid vehicle, on the other hand, is an intermediate vehicle between an automobile using an internal combustion engine and an electric vehicle, and a vehicle using two or more power sources such as an internal combustion engine and a battery engine. At present, a hybrid vehicle of a hybrid type has been developed, such as using a fuel cell that directly generates an electric energy by chemical reaction while continuously supplying an internal combustion engine and hydrogen and oxygen, or uses a battery and a fuel cell.

이와 같이 전기 에너지를 이용하는 자동차는 배터리의 성능이 자동차의 성능에 직접적인 영향을 미치므로, 각 전지 셀의 성능이 뛰어나야 할 뿐만 아니라 각 전지 셀의 전압, 전체 배터리의 전압 및 전류 등을 측정하여 각 전지 셀의 충방전을 효율적으로 관리할 수 있는 배터리 관리 시스템(Battery Management System, 이하 BMS)이 절실히 요구되는 실정이다.In the vehicle using electric energy as described above, the performance of the battery directly affects the performance of the vehicle. Therefore, the performance of each battery cell must be excellent, and each battery cell is measured by measuring the voltage of each battery cell, the voltage and current of the entire battery, and the like. There is an urgent need for a battery management system (BMS) capable of efficiently managing charge and discharge of cells.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전류센서에 존재하는 전류 오프셋을 보정할 수 있는 배터리 관리 시스템을 제공하는 것이다. The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a battery management system that can correct the current offset present in the current sensor.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전류센서에 존재하는 전류 오프셋을 보정할 수 있는 배터리 관리 시스템의 구동방법을 제공하는 것이다. The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a method of driving a battery management system that can correct the current offset present in the current sensor.

본 발명의 하나의 특징에 따른 배터리 관리 시스템은 복수의 전지 셀이 하나의 팩으로 구성된 배터리를 관리하는 배터리 관리 시스템으로서,상기 배터리의 출력단자에 연결되어 배터리의 팩전류를 측정하고 상기 팩전류에 대응되는 전류값을 출력하는 전류센서; 상기 전류센서로부터 입력되는 전류값에 기초하여 상기 전류센서의 측정 전류 오차를 결정하고, 상기 측정 전류 오차를 상기 전류값에서 감산하여 보정 전류값을 출력하는 팩전류 보정부; 상기 팩전류 보정부로부터 출력된 보정 전류값에 기초하여 상기 배터리의 SOC를 추정하는 SOC 판정부; 및 상기 팩전류 보정부로부터 출력된 보정 전류값에 기초하여 상기 배터리의 SOH를 추정하는 SOH 판정부를 포함한다.A battery management system according to an aspect of the present invention is a battery management system for managing a battery consisting of a plurality of battery cells in one pack, connected to the output terminal of the battery to measure the pack current of the battery and to the pack current A current sensor for outputting a corresponding current value; A pack current corrector configured to determine a measured current error of the current sensor based on a current value input from the current sensor, and output a corrected current value by subtracting the measured current error from the current value; An SOC determination unit estimating the SOC of the battery based on the correction current value output from the pack current correction unit; And an SOH determining unit estimating SOH of the battery based on the correction current value output from the pack current correcting unit.

상기 팩전류 보정부는, 상기 배터리에서 출력되는 전류가 0 A 일 때 상기 전류센서로부터 출력되는 전류값을 상기 측정 전류 오차로 결정하는 측정 전류 오차 결정부; 및 상기 측정 전류 오차 결정부로부터 결정된 측정 전류 오차를 상기 측정 전류에서 감산하는 감산부를 포함할 수 있다. The pack current corrector may include: a measurement current error determiner configured to determine a current value output from the current sensor as the measured current error when a current output from the battery is 0 A; And a subtractor configured to subtract the measured current error determined from the measured current error determiner from the measured current.

상기 배터리에서 출력되는 전류가 0 A 일 때 전류값은 상기 배터리 관리 시 스템의 전원이 온 될 때의 전류값일 수 있다.When the current output from the battery is 0 A, the current value may be a current value when the battery management system is turned on.

본 발명의 다른 특징에 따른 복수의 전지 셀이 하나의 팩으로 형성된 배터리에 연결된 배터리 관리 시스템으로서, 상기 배터리로부터 출력되는 팩전류를 검출하여 상기 팩전류에 대응하는 아날로그 전류신호를 출력하는 전류센서; 상기 아날로그 전류신호를 입력받아 디지털 전압신호로 변환하여 출력하는 센싱부; 및 상기 센싱부로부터 출력된 디지털 전압신호에 기초하여 상기 전류센서의 측정 전류 오차를 결정하고 상기 측정 전류 오차를 상기 디지털 전압신호에 감산하는 MCU를 포함한다.According to another aspect of the present invention, a battery management system is connected to a battery in which a plurality of battery cells are formed in one pack, the battery management system comprising: a current sensor detecting a pack current output from the battery to output an analog current signal corresponding to the pack current; A sensing unit which receives the analog current signal and converts the analog current signal into a digital voltage signal; And an MCU that determines a measurement current error of the current sensor based on the digital voltage signal output from the sensing unit and subtracts the measurement current error to the digital voltage signal.

상기 MCU는, 상기 배터리의 출력전류가 0 A 일 때 상기 센싱부로부터 출력된 디지털 전압신호를 상기 전류센서의 측정 전류 오차로 결정하는 전류오차 결정부; 및 상기 전류오차 결정부에서 결정된 측정 전류 오차의 감산을 수행하는 감산부를 포함할 수 있다. The MCU may include a current error determination unit configured to determine a digital voltage signal output from the sensing unit as a measurement current error of the current sensor when an output current of the battery is 0 A; And a subtractor configured to subtract the measured current error determined by the current error determiner.

본 발명의 또 다른 특징에 따른 배터리 관리 시스템의 구동방법은 A method of driving a battery management system according to another aspect of the present invention is

a) 상기 배터리 관리 시스템의 전원을 켤 때의 키온 팩전류값을 측정하는 단계;a) measuring a key-on pack current value when the battery management system is powered on;

b) 상기 키온 팩전류값을 측정 전류오차로 결정하는 단계;b) determining the key-on pack current value as a measurement current error;

c) 배터리에서 출력되는 팩전류를 측정하는 단계; 및c) measuring the pack current output from the battery; And

d) 상기 측정된 팩전류에 상기 측정 전류오차를 감산하여 보정 팩전류값을 출력하는 단계를 포함한다. d) subtracting the measured current error from the measured pack current to output a corrected pack current value.

본 발명의 또 다른 특징에 따른 배터리 관리 시스템의 구동방법은 A method of driving a battery management system according to another aspect of the present invention is

a) 배터리에서 출력되는 전류값을 측정하는 단계;a) measuring a current value output from the battery;

b) 상기 측정된 전류값이 상기 배터리의 출력전류가 0 A일 때의 전류값인지를 판단하는 단계;b) determining whether the measured current value is a current value when the output current of the battery is 0 A;

c) 상기 측정된 전류값이 상기 배터리의 출력전류가 0 A일 때의 전류값이면 상기 측정된 전류값을 측정 전류 오차로 결정하는 단계; 및c) determining the measured current value as a measurement current error if the measured current value is a current value when the output current of the battery is 0 A; And

d) 상기 측정된 전류값이 상기 배터리의 출력전류가 0 A일 때의 전류값이 아니면, 결정된 상기 측정 전류 오차를 상기 a) 단계에서 측정된 전류값에서 감산하는 단계를 포함한다. d) subtracting the determined measurement current error from the current value measured in step a) if the measured current value is not the current value when the output current of the battery is 0 A.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention. Like parts are designated by like reference numerals throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a part is "connected" to another part, this includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another element in between. . In addition, when a part is said to "include" a certain component, which means that it may further include other components, except to exclude other components unless otherwise stated.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리, BMS 및 BMS의 주변장치를 개략 적으로 보여주는 도면이다.1 is a view schematically showing a battery, a BMS, and a peripheral device of a BMS according to a first embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, BMS(1), 배터리(2), 전류센서(3), 냉각팬(4), 퓨즈(5) 및 메인 스위치(6)가 포함된다.As shown in FIG. 1, a BMS 1, a battery 2, a current sensor 3, a cooling fan 4, a fuse 5 and a main switch 6 are included.

전류센서(3)는 배터리(2)의 출력전류 량을 측정하여 BMS(1)의 센싱부(10)로 출력한다. 구체적으로 전류센서(3)는 홀(Hall) 소자를 이용하여 전류를 측정하고 측정된 전류에 대응되는 아날로그 전류 신호로 출력하는 Hall CT(Hall current transformer)일 수 있다.The current sensor 3 measures the output current amount of the battery 2 and outputs it to the sensing unit 10 of the BMS 1. Specifically, the current sensor 3 may be a Hall CT (Hall current transformer) that measures current using a Hall element and outputs an analog current signal corresponding to the measured current.

냉각팬(4)은 BMS(1)의 제어신호에 기초하여 배터리(2)의 충방전에 의해 발생할 수 있는 열을 냉각하여 온도 상승으로 인한 배터리(2)의 열화 및 충방전 효율의 저하를 방지한다. 퓨즈(5)는 배터리(2)의 단선 또는 단락에 의해 과전류가 자동차의 동력발생장치(미도시)에 전달되는 것을 방지한다. 즉 과전류가 발생하면 퓨즈(5)는 단선되어 과전류의 전달을 차단한다. 메인 스위치(6)는 과전압, 과전류, 고온 등 이상 현상이 발생하면 BMS(1)의 제어신호에 기초하여 배터리(2)를 온오프 한다.The cooling fan 4 cools heat that may be generated by the charging and discharging of the battery 2 based on the control signal of the BMS 1, thereby preventing deterioration of the battery 2 and deterioration of the charging and discharging efficiency due to the temperature rise. do. The fuse 5 prevents overcurrent from being transmitted to the power generator (not shown) of the vehicle due to disconnection or short circuit of the battery 2. That is, when an overcurrent occurs, the fuse 5 is disconnected to block the transmission of the overcurrent. The main switch 6 turns on and off the battery 2 based on the control signal of the BMS 1 when an abnormal phenomenon such as overvoltage, overcurrent, high temperature occurs.

배터리(2)는 서로 직렬로 연결되는 8개의 서브팩(sub-pack, 2a ~ 2h), 줄력단자(2_OUT1), 출력단자(2_OUT2) 및 서브팩(2d)과 서브팩(2e) 사이에 마련되는 안전스위치(2_SW)를 포함한다. 서브팩(2a)은 서로 직렬로 연결된 5개의 2차 전지 셀을 포함한다. 마찬가지로 각 서브팩(2b ~ 2h)은 각각 5개의 2차 전지 셀을 포함하여 결국 배터리(2)는 총 40개의 전지 셀을 포함한다. The battery 2 is provided between eight subpacks (2a to 2h), a force terminal (2_OUT1), an output terminal (2_OUT2), and a subpack (2d) and a subpack (2e) connected in series with each other. And a safety switch 2_SW. The subpack 2a includes five secondary battery cells connected in series with each other. Similarly, each subpack 2b to 2h each includes five secondary battery cells, so that the battery 2 includes a total of 40 battery cells.

여기서 서브팩은 본 제1 실시예의 설명의 편의를 위하여 5개의 2차 전지를 하나의 그룹으로 표시한 것에 불과한 것이고, 배터리(2)는 서브팩(2a ~ 2h) 없이 40개의 2차 전지 셀이 직접 연결될 수도 있다. In this case, the subpack is merely a group of five secondary batteries as a group for convenience of description of the first embodiment, and the battery 2 includes 40 secondary battery cells without the subpacks 2a to 2h. It can also be connected directly.

출력단자(2_OUT1) 및 출력단자(2_OUT2)는 자동자의 동력발생장치(미도시)와 연결되어 자동차 엔진에 전기에너지를 공급한다. 안전 스위치(2_SW)는 서브팩(2d)과 서브팩(2e) 사이에 마련되는 스위치로서 배터리를 교체하거나 배터리에 대한 작업을 수행할 때 작업자의 안전을 위하여 수동적으로 온 오프할 수 있는 스위치이다. 본 제1 실시예에서는 서브팩(2d)과 서브팩(2e) 사이에 안전 스위치(2_SW)가 마련되나 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. The output terminal 2_OUT1 and the output terminal 2_OUT2 are connected to a power generator (not shown) of the automobile to supply electrical energy to the vehicle engine. The safety switch 2_SW is a switch provided between the subpack 2d and the subpack 2e. The safety switch 2_SW is a switch that can be manually turned on and off for the safety of an operator when replacing a battery or performing a work on the battery. In the first embodiment, the safety switch 2_SW is provided between the subpack 2d and the subpack 2e, but the present invention is not limited thereto.

BMS(1)는 센싱부(10), MCU(Main control unit, 20), 내부전원 공급부(30), 셀밸런싱부(40), 저장부(50), 통신부(60), 보호회로부(70), 파워온 리셋부(80) 및 외부인터페이스(90)를 포함한다. The BMS 1 includes a sensing unit 10, a MCU (Main control unit) 20, an internal power supply unit 30, a cell balancing unit 40, a storage unit 50, a communication unit 60, and a protection circuit unit 70. , A power-on reset unit 80 and an external interface 90.

센싱부(10)는 배터리 전체 팩전류, 배터리 전체 팩전압, 각 전지 셀전압, 셀온도 및 주변온도를 측정하고, 측정된 값들을 디지털 데이터로 변환하여 MCU(20)에 전달한다. The sensing unit 10 measures a total battery pack current, a total battery pack voltage, each battery cell voltage, a cell temperature, and an ambient temperature, converts the measured values into digital data, and transmits the measured values to the MCU 20.

MCU(20)는 센싱부(10)로부터 전달받은 배터리 전체 팩전류, 배터리 전체 팩전압, 각 전지 셀전압, 셀온도 및 주변온도에 대응되는 디지털 데이터에 기초하여 배터리(2)의 충전상태(state of charging, 이하 SOC), 건강상태(state of health, 이하 SOH) 등을 추정하여 배터리(2)의 충방전을 제어한다. The MCU 20 charges the state of the battery 2 based on digital data corresponding to the total battery pack current, the total battery pack voltage, each battery cell voltage, the cell temperature, and the ambient temperature received from the sensing unit 10. The charging and discharging of the battery 2 is controlled by estimating the state of health (hereinafter referred to as SOC) and the state of health (hereinafter referred to as SOH).

내부전원 공급부(30)는 일반적으로 보조 배터리를 이용하여 BMS(1)에 전원을 공급하는 장치이다.The internal power supply unit 30 is a device that generally supplies power to the BMS 1 using an auxiliary battery.

셀밸런싱부(40)는 각 셀의 충전상태의 균형을 맞춘다. 즉, 충전상태가 비교적 높은 셀은 방전시키고 충전상태가 비교적 낮은 셀은 충전시킬 수 있다.The cell balancing unit 40 balances the state of charge of each cell. That is, a cell with a relatively high state of charge can be discharged and a cell with a relatively low state of charge can be charged.

저장부(50)는 BMS(1)의 전원이 오프될 때, 현재의 SOC, SOH 등의 데이터들을 저장한다. 여기서 저장부(50)는 전기적으로 쓰고 지울 수 있는 비휘발성 저장장치로서 EEPROM일 수 있다. The storage unit 50 stores current SOC, SOH, and the like when the power of the BMS 1 is turned off. The storage unit 50 may be an EEPROM as a nonvolatile storage device that can be electrically written and erased.

통신부(60)는 자동차의 동력발생장치의 제어부와 통신을 수행한다.The communication unit 60 communicates with a control unit of the power generator of the vehicle.

보호회로부(70)는 펌웨어(firm ware)를 이용하여 외부의 충격, 과전류, 저전압 등으로부터 BMS(1)를 보호하기 위한 회로이다. The protection circuit unit 70 is a circuit for protecting the BMS 1 from external shock, overcurrent, low voltage, etc. using firmware.

파워온 리셋부(80)는 BMS(1)의 전원이 켜지면 전체 시스템을 리셋한다.The power-on reset unit 80 resets the entire system when the power of the BMS 1 is turned on.

외부 인터페이스(90)는 냉각팬(4), 메인 스위치(6) 등 BMS의 보조장치들을 MCU(20)에 연결하기 위한 장치이다. 본 실시에에서는 냉각팬(4) 및 메인 스위치(6)만이 도시되었지만 이에 한정되는 것은 아니다.The external interface 90 is a device for connecting the auxiliary devices of the BMS such as the cooling fan 4 and the main switch 6 to the MCU 20. In the present embodiment, only the cooling fan 4 and the main switch 6 are shown, but are not limited thereto.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 센싱부(10)를 개략적으로 보여주는 도면이다.2 is a diagram schematically illustrating a sensing unit 10 according to a first embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 센싱부(10)는 제어신호 생성부(110), 셀전압 측정부(120), A/D 컨버터(160), 팩전압 측정부(130), 팩전류 측정부(140) 및 온도 측정부(150)를 포함한다. As shown in FIG. 2, the sensing unit 10 includes a control signal generator 110, a cell voltage measuring unit 120, an A / D converter 160, a pack voltage measuring unit 130, and a pack current measuring unit. 140 and the temperature measuring unit 150.

제어신호 생성부(110)는 셀전압 측정부(120)에서 40개의 전지 셀의 전압을 순차적으로 측정할 수 있도록 제어신호를 생성하여 셀전압 측정부(120)로 출력한다. The control signal generator 110 generates a control signal and sequentially outputs the control signal to the cell voltage measurement unit 120 so that the cell voltage measurement unit 120 may sequentially measure the voltages of the 40 battery cells.

셀전압 측정부(120)는 배터리(2)의 40개의 전지 셀의 아날로그 전압을 측정하여 A/D 컨버터(160)로 출력한다. The cell voltage measuring unit 120 measures analog voltages of 40 battery cells of the battery 2 and outputs the analog voltages to the A / D converter 160.

팩전압 측정부(130)는 배터리(2)의 출력단자(2_OUT1, 도 1 참조)와 출력단자(2_OUT2) 사이의 아날로그 전압값을 측정하여 A/D 컨버터(160)로 출력한다. The pack voltage measuring unit 130 measures an analog voltage value between the output terminal 2_OUT1 (see FIG. 1) and the output terminal 2_OUT2 of the battery 2 and outputs the analog voltage value to the A / D converter 160.

팩전류 측정부(140)는 전류센서(3, 도 1참조)로부터 출력된 아날로그 전류 신호를 입력받아 아날로그 전압신호로 변환하여 A/D 컨버터(160)로 출력한다. The pack current measuring unit 140 receives an analog current signal output from the current sensor 3 (see FIG. 1), converts the analog current signal into an analog voltage signal, and outputs the analog voltage signal to the A / D converter 160.

A/D 컨버터(160)는 셀전압 측정부(120), 팩전압 측정부(130), 팩전류 측정부(140)로부터 입력받은 아날로그 값들을 디지털 데이터로 변환하여 MCU(20, 도 1 참조)로 출력한다. The A / D converter 160 converts the analog values received from the cell voltage measuring unit 120, the pack voltage measuring unit 130, and the pack current measuring unit 140 into digital data to convert the MCU 20 (see FIG. 1). Will output

온도 측정부(150)는 배터리(2) 내의 온도 및 주변 환경 온도를 측정한 디지털 값을 MCU(20)로 출력한다. The temperature measuring unit 150 outputs a digital value measuring the temperature in the battery 2 and the ambient environment temperature to the MCU 20.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 MCU(20)를 개략적으로 보여주는 도면이다.3 is a diagram schematically showing the MCU 20 according to the first embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, MCU(20)는 수신부(21), 팩전류 보정부(22), SOC 판정부(23) 및 SOH 판정부(24)를 포함한다. 수신부(21)는 센싱부(10)로부터 배터리 전체 팩전류, 배터리 전체 팩전압, 각 전지 셀전압, 셀온도 및 주변온도를 수신한다. As shown in FIG. 2, the MCU 20 includes a receiver 21, a pack current corrector 22, an SOC determiner 23, and an SOH determiner 24. The receiver 21 receives the battery full pack current, the battery full pack voltage, each battery cell voltage, the cell temperature, and the ambient temperature from the sensing unit 10.

팩전류 보정부(22)는 전류센서(3)에서 측정된 팩전류 값의 오차를 보정한다. 구체적으로, 전류센서(3)는 각 센서의 전류 측정 방법 또는 소자 등의 특성에 따라 오프셋 전류값을 갖는다. 따라서 팩전류 보정부(22)는 전류센서(3)에서 측정된 전 류값이 특정 범위에 해당하면 전류값을 강제로 '0 A'로 설정하여 전류 센서(3)가 갖는 전류 오프셋을 보정하는 전류 오프셋 설정부(22a)를 포함한다. 전류센서(3)에서 측정되는 전류값은 저전류에서는 그 측정 오차가 커서 실제 전류값이라고 보기 어렵다. 따라서 전류센서(3)에서 측정된 전류값이 특정 오프셋 범위 예컨대 -0.8 A ~ +0.8 A에 해당되면 측정 전류값 자체를 무시하고 전류값을 '0 A'로 설정한다. 여기서 -0.8 A ~ +0.8 A는 전류 데드 밴드(current dead band)라고 하며 그 절대값 0.8은 전류 센서(3)의 특성에 의해 결정될 수 있다.The pack current corrector 22 corrects an error of the pack current value measured by the current sensor 3. Specifically, the current sensor 3 has an offset current value according to the current measuring method of each sensor or the characteristics of the device. Therefore, if the current value measured by the current sensor 3 falls within a specific range, the pack current corrector 22 forcibly sets the current value to '0 A' to correct the current offset of the current sensor 3. An offset setting section 22a. The current value measured by the current sensor 3 is hard to be regarded as an actual current value at low current due to a large measurement error. Therefore, when the current value measured by the current sensor 3 falls within a specific offset range, for example, -0.8 A to +0.8 A, the measured current value itself is ignored and the current value is set to '0 A'. Here, -0.8 A to +0.8 A is referred to as a current dead band, and an absolute value of 0.8 may be determined by the characteristics of the current sensor 3.

SOC 판정부(23)는 팩전류 보정부(22)로부터 출력받은 전류값에 기초하여 배터리(2)의 충전상태를 추정한다.The SOC determining unit 23 estimates the state of charge of the battery 2 based on the current value output from the pack current correcting unit 22.

SOH(24)는 팩전류 보정부(22)로부터 출력받은 전류값에 기초하여 배터리(2)의 건강 상태, 수명 등을 추정한다.The SOH 24 estimates the health state, the lifespan, and the like of the battery 2 based on the current value output from the pack current corrector 22.

이와 같이, 특정 측정 오차가 큰 전류 데드 밴드에 해당하는 측정 전류값을 무시하는 오프셋 보정을 행함으로써 저전류에서 측정 오차를 줄일 수 있다. In this way, the measurement error can be reduced at low current by performing offset correction for ignoring the measurement current value corresponding to the current dead band having a large specific measurement error.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 MCU(200)를 개략적으로 보여주는 도면이다. 제2 실시예는 배터리(2)의 팩전류가 0 A일 때 측정된 팩전류값을 이용하여 전류센서에 존재하는 전류 오프셋을 보정한다는 점이 제1 실시예와 다르다.4 is a diagram schematically showing the MCU 200 according to the second embodiment of the present invention. The second embodiment differs from the first embodiment in that the current offset present in the current sensor is corrected using the pack current value measured when the pack current of the battery 2 is 0A.

도 4에 도시된 바와 같이, MCU(200)는 수신부(210), 팩전류 보정부(220), SOC 판정부(230) 및 SOH 판정부(240)를 포함한다. 수신부(210)는 센싱부(10)로부터 배터리 전체 팩전류, 배터리 전체 팩전압, 각 전지 셀전압, 셀온도 및 주변온도를 수신한다. As shown in FIG. 4, the MCU 200 includes a receiver 210, a pack current corrector 220, an SOC determiner 230, and an SOH determiner 240. The receiver 210 receives the battery full pack current, the battery full pack voltage, each battery cell voltage, the cell temperature, and the ambient temperature from the sensing unit 10.

팩전류 보정부(220)는 전류오차 결정부(221) 및 감산부(222)를 포함한다. 전류오차 결정부(221)는 BMS(1)의 전원이 온될 때 읽혀지는 팩전류 값을 측정 전류오차로 결정한다. 감산부(222)는 전류오차 결정부(221)에서 결정된 측정 전류오차를 실측된 전류값에 가산하여 실측 전류값을 보정한다.The pack current corrector 220 includes a current error determiner 221 and a subtractor 222. The current error determination unit 221 determines the pack current value read when the power of the BMS 1 is turned on as the measurement current error. The subtractor 222 corrects the measured current value by adding the measured current error determined by the current error determiner 221 to the measured current value.

SOC 판정부(230)는 팩전류 보정부(220)의 감산부(222)로부터 출력받은 보정 실측 전류값에 기초하여 배터리(2)의 충전상태를 추정한다.The SOC determining unit 230 estimates the state of charge of the battery 2 based on the measured measured current value output from the subtracting unit 222 of the pack current correcting unit 220.

SOH(240)는 팩전류 보정부(220)의 감산부(222)로부터 출력받은 보정 실측 전류값에 기초하여 배터리(2)의 건강 상태, 수명 등을 추정한다.The SOH 240 estimates the health state, lifespan, and the like of the battery 2 based on the corrected measured current value output from the subtractor 222 of the pack current corrector 220.

다음은 도 5를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 BMS의 구동방법에 대하여 설명한다. Next, a method of driving a BMS according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 BMS의 구동방법을 순서대로 보여주는 도면이다. 5 is a diagram illustrating a method of driving a BMS according to a second embodiment of the present invention in order.

먼저, 전류센서(3)에서 측정된 전류값을 센서부(10)를 통하여 수신부(210)에서 수신한다(S100). 다음에 전류오차 결정부(221)는 측정된 팩전류값이 배터리(2)로부터 출력되는 팩전류가 실질적으로 0 A일 때 측정된 팩전류인지를 판단한다(S120). 여기서 배터리(2)의 실질적인 출력전류가 0 A일 때 측정된 팩전류는 배터리(2)의 메인 스위치(6)가 오프일 때의 측정된 팩전류일 수 있다.First, the current value measured by the current sensor 3 is received by the receiver 210 through the sensor unit 10 (S100). Next, the current error determination unit 221 determines whether the measured pack current value is the pack current measured when the pack current output from the battery 2 is substantially 0 A (S120). Here, the pack current measured when the actual output current of the battery 2 is 0 A may be the measured pack current when the main switch 6 of the battery 2 is turned off.

배터리(2)의 실질적인 출력전류가 0 A일 때 측정된 팩전류라고 판단되면, 전류오차 결정부(221)는 이 팩전류 값을 측정 전류오차로서 결정하고 감산부(222)에 전달한다(S120).If it is determined that the pack current measured when the actual output current of the battery 2 is 0 A, the current error determination unit 221 determines the pack current value as the measurement current error and transfers the pack current value to the subtraction unit 222 (S120). ).

배터리(2)의 실질적인 출력전류가 0 A일 때 측정된 팩전류가 아니라고 판단되면, 감산부(222)에서 결정된 측정 전류오차를 측정된 전류값에 가산하여 실측된 전류값을 보정한다(S130). If it is determined that the actual output current of the battery 2 is not the measured pack current when 0 A, the measured current error determined by the subtractor 222 is added to the measured current value to correct the measured current value (S130). .

예컨대 배터리(2)의 실질적인 출력전류가 0 A일 때 측정된 팩전류 값이 -1.5 A이고, 현재 측정된 전류가 5 A이면, 5 + 1.5 = 6.5 A를 팩전류값으로 출력한다(S140). 한편, 배터리(2)의 실질적인 출력전류가 0 A일 때 측정된 팩전류 값이 +1.5 A이고, 현재 측정된 전류가 5 A이면, 5 - 1.5 = 6.5 A를 팩전류로서 SOC 판정부(230) 및 SOH 판정부(240)로 출력한다(S140). For example, when the actual measured current of the battery 2 is 0 A and the measured pack current value is -1.5 A and the current measured current is 5 A, 5 + 1.5 = 6.5 A is output as the pack current value (S140). . On the other hand, when the actual measured current of the battery 2 is 0 A, when the measured pack current value is +1.5 A and the current measured current is 5 A, the SOC determination unit 230 uses 5-1.5 = 6.5 A as the pack current. And the SOH determination unit 240 (S140).

결국 배터리(2)의 실질적인 출력전류가 0 A일 때 측정된 팩전류 값을 측정 전류오차로서 결정하고 실측 전류값에서 감산, 즉 측정 전류오차 값의 부호를 바꾸어 실측 전류값에 가산함으로써 실측 전류를 보정한다. As a result, when the actual output current of the battery 2 is 0 A, the measured pack current value is determined as the measurement current error and subtracted from the measured current value, that is, the sign of the measured current error value is changed and added to the measured current value, thereby realizing the measured current. Correct it.

이와 같이, 본 발명에 따르면, 배터리(2)의 실질적인 출력전류가 0 A일 때 측정된 팩전류 값을 전류오차로 결정하고 전류오차를 실측전류에 가산하는 방법으로 전류센서마다 존재하는 전류 오프셋을 보정함으로써 저전류 영역에서 측정된 전류에 대하여도 보정을 수행할 수 있다. 일반적으로 전류센서의 전류 오프셋은 선형성을 가지므로 측정된 팩전류에 일괄적으로 측정 오차 전류를 감산하는 방법으로 충분히 보정될 수 있다. 따라서 더욱 정확한 팩전류값을 얻을 수 있다. 또한 이러한 방법은 전류센서에 대한 별도의 실험 등을 하지 않고도 비교적 간단하게 전류 센서에 존재하는 전류 오프셋을 효과적으로 보정할 수 있다.As described above, according to the present invention, the current offset existing for each current sensor is determined by determining the pack current value measured as the current error when the actual output current of the battery 2 is 0 A and adding the current error to the measured current. Correction can also be performed for current measured in the low current region. In general, since the current offset of the current sensor is linear, it can be sufficiently compensated by subtracting the measurement error current from the measured pack current. Therefore, a more accurate pack current value can be obtained. In addition, this method can effectively correct the current offset present in the current sensor in a relatively simple manner without a separate experiment for the current sensor.

다음은 도 6을 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 BMS의 구동방법에 대 하여 설명한다.Next, a method of driving a BMS according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 6.

도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 BMS의 구동방법을 순서대로 보여주는 도면이다. 6 is a diagram illustrating a method of driving a BMS according to a third embodiment of the present invention in order.

본 발명의 제3 실시예에 따른 BMS의 구동방법은 BMS(1)의 전원이 온 될 때 읽혀지는 팩전류값을 측정 전류 오차로 결정한다는 점이 제2 실시예와 다르다.The method of driving a BMS according to the third embodiment of the present invention differs from the second embodiment in that the pack current value read when the power of the BMS 1 is turned on is determined as the measurement current error.

먼저, BMS(1)을 키온(key on)하여 전원을 켠다(S200).First, turn on the power by keying on the BMS (1) (S200).

전류오차 결정부(221)는 키온 시에 전류 센서(3)로부터 읽혀지는 팩전류를 측정 전류 오차로 결정한다(S210).The current error determination unit 221 determines the pack current read from the current sensor 3 at the time of key-on as the measurement current error (S210).

그런 다음, 전류센서(3)는 팩전류를 측정하여 센싱부(10)를 통하여 MCU(20)의 수신부(210)로 전달한다(S220).Then, the current sensor 3 measures the pack current and transmits it to the receiving unit 210 of the MCU 20 through the sensing unit 10 (S220).

감산부(222)는 수신부(210)를 통하여 입력된 팩전류에 결정된 측정 전류 오차를 감산한다(S230). The subtractor 222 subtracts the measured current error determined by the pack current input through the receiver 210 (S230).

이렇게 하여 전류센서(3)에서 측정된 팩전류값에 전류센서의 전류 오프셋에 의한 측정 오차를 보정한 팩전류를 SOC 판정부(230) 및 SOH 판정부(240)로 출력한다(S240).In this way, the pack current obtained by correcting the measurement error due to the current offset of the current sensor to the pack current value measured by the current sensor 3 is output to the SOC determining unit 230 and the SOH determining unit 240 (S240).

이와 같이 제3 실시예에서는 측정된 팩전류가 배터리(2)로부터 출력되는 전류가 실질적으로 0 A일 때 읽혀지는 전류값인 지를 판단하는 별도의 과정 없이 BMS(1)의 전원이 온될 때 읽혀지는 팩전류값을 그대로 측정 전류 오차로 결정하고 이렇게 결정된 측정 전류 오차에 기초하여 팩전류를 보정한다. 따라서 BMS의 전원이 켜질 때 측정 전류 오차가 자동으로 결정되어 측정된 팩전류값에서 감산됨으로 써, 보다 편리하고 정확하게 전류센서마다 존재하는 전류 오프셋이 보정된 팩전류를 얻을 수 있다.As described above, in the third embodiment, the measured pack current is read when the power of the BMS 1 is turned on without a separate process of determining whether the measured pack current is a current value read when the current output from the battery 2 is substantially 0A. The pack current value is determined as the measurement current error as it is, and the pack current is corrected based on the determined measurement current error. Therefore, when the BMS is powered on, the measurement current error is automatically determined and subtracted from the measured pack current value, thereby making it more convenient and accurate to obtain the pack current whose current offset is corrected for each current sensor.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

본 발명에 따르면, 전류 센서에 존재하는 전류 오프셋을 효과적으로 보정함으로써 정확한 팩전류를 얻을 수 있으며, 이러한 팩전류를 이용하여 보다 정밀하고 정확한 SOC 및 SOH를 추정할 수 있다. According to the present invention, the correct pack current can be obtained by effectively correcting the current offset present in the current sensor, and the pack current can be used to estimate more accurate and accurate SOC and SOH.

Claims (8)

복수의 전지 셀이 하나의 팩으로 구성된 배터리를 관리하는 배터리 관리 시스템에 있어서,In a battery management system for managing a battery consisting of a plurality of battery cells in one pack, 상기 배터리의 출력단자에 연결되어 배터리의 팩전류를 측정하고 상기 팩전류에 대응되는 전류값을 출력하는 전류센서;A current sensor connected to an output terminal of the battery to measure a pack current of the battery and output a current value corresponding to the pack current; 상기 전류센서로부터 입력되는 전류값에 기초하여 상기 전류센서의 측정 전류 오차를 결정하고, 상기 측정 전류 오차를 상기 전류값에서 감산하여 보정 전류값을 출력하는 팩전류 보정부;A pack current corrector configured to determine a measured current error of the current sensor based on a current value input from the current sensor, and output a corrected current value by subtracting the measured current error from the current value; 상기 팩전류 보정부로부터 출력된 보정 전류값에 기초하여 상기 배터리의 SOC를 추정하는 SOC 판정부; 및An SOC determination unit estimating the SOC of the battery based on the correction current value output from the pack current correction unit; And 상기 팩전류 보정부로부터 출력된 보정 전류값에 기초하여 상기 배터리의 SOH를 추정하는 SOH 판정부SOH determination unit for estimating the SOH of the battery based on the correction current value output from the pack current correction unit 를 포함하는 배터리 관리 시스템.Battery management system comprising a. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 팩전류 보정부는,The pack current corrector, 상기 배터리에서 출력되는 전류가 0 A 일 때 상기 전류센서로부터 출력되는 전류값을 상기 측정 전류 오차로 결정하는 측정 전류 오차 결정부; 및A measurement current error determiner configured to determine a current value output from the current sensor as the measurement current error when the current output from the battery is 0 A; And 상기 측정 전류 오차 결정부로부터 결정된 측정 전류 오차를 상기 측정 전류 에서 감산하는 감산부A subtraction unit for subtracting the measurement current error determined from the measurement current error determination unit from the measurement current 를 포함하는 배터리 관리 시스템.Battery management system comprising a. 제2항에 있어서, The method of claim 2, 상기 배터리에서 출력되는 전류가 0 A 일 때 전류값은 상기 배터리 관리 시스템의 전원이 온 될 때의 전류값인 배터리 관리 시스템.And a current value of 0 A when the current output from the battery is a current value when the power of the battery management system is turned on. 복수의 전지 셀이 하나의 팩으로 형성된 배터리에 연결된 배터리 관리 시스템에 있어서,In a battery management system in which a plurality of battery cells are connected to a battery formed of one pack, 상기 배터리로부터 출력되는 팩전류를 검출하여 상기 팩전류에 대응하는 아날로그 전류신호를 출력하는 전류센서;A current sensor which detects a pack current output from the battery and outputs an analog current signal corresponding to the pack current; 상기 아날로그 전류신호를 입력받아 디지털 전압신호로 변환하여 출력하는 센싱부; 및A sensing unit which receives the analog current signal and converts the analog current signal into a digital voltage signal; And 상기 센싱부로부터 출력된 디지털 전압신호에 기초하여 상기 전류센서의 측정 전류 오차를 결정하고 상기 측정 전류 오차를 상기 디지털 전압신호에 감산하는 MCUMCU which determines a measurement current error of the current sensor based on the digital voltage signal output from the sensing unit and subtracts the measurement current error to the digital voltage signal. 를 포함하는 배터리 관리 시스템.Battery management system comprising a. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 MCU는,The MCU, 상기 배터리의 출력전류가 0 A 일 때 상기 센싱부로부터 출력된 디지털 전압신호를 상기 전류센서의 측정 전류 오차로 결정하는 전류오차 결정부; 및A current error determination unit determining the digital voltage signal output from the sensing unit as a measurement current error of the current sensor when the output current of the battery is 0 A; And 상기 전류오차 결정부에서 결정된 측정 전류 오차의 감산을 수행하는 감산부를 포함하는 배터리 관리 시스템.And a subtractor configured to subtract the measured current error determined by the current error determiner. 제5항에 있어서, The method of claim 5, 상기 배터리의 출력전류가 0 A 일 때는 상기 배터리 관리 시스템의 전원이 온 될 때인 배터리 관리 시스템.The battery management system when the battery management system is turned on when the output current of the battery is 0A. 배터리 관리 시스템의 구동방법에 있어서,In a method of driving a battery management system, a) 상기 배터리 관리 시스템의 전원을 켤 때의 키온 팩전류값을 측정하는 단계;a) measuring a key-on pack current value when the battery management system is powered on; b) 상기 키온 팩전류값을 측정 전류오차로 결정하는 단계;b) determining the key-on pack current value as a measurement current error; c) 배터리에서 출력되는 팩전류를 측정하는 단계; 및c) measuring the pack current output from the battery; And d) 상기 측정된 팩전류에 상기 측정 전류오차를 감산하여 보정 팩전류값을 출력하는 단계d) subtracting the measured current error from the measured pack current to output a correction pack current value 를 포함하는 배터리 관리 시스템의 구동방법.Method of driving a battery management system comprising a. 배터리 관리 시스템의 구동방법에 있어서,In a method of driving a battery management system, a) 배터리에서 출력되는 전류값을 측정하는 단계;a) measuring a current value output from the battery; b) 상기 측정된 전류값이 상기 배터리의 출력전류가 0 A일 때의 전류값인지를 판단하는 단계;b) determining whether the measured current value is a current value when the output current of the battery is 0 A; c) 상기 측정된 전류값이 상기 배터리의 출력전류가 0 A일 때의 전류값이면, 상기 측정된 전류값을 측정 전류 오차로 결정하는 단계; 및c) if the measured current value is a current value when the output current of the battery is 0 A, determining the measured current value as a measurement current error; And d) 상기 측정된 전류값이 상기 배터리의 출력전류가 0 A일 때의 전류값이 아니면, 결정된 상기 측정 전류 오차를 상기 a) 단계에서 측정된 전류값에서 감산하는 단계d) if the measured current value is not the current value when the output current of the battery is 0 A, subtracting the determined measurement current error from the current value measured in step a) 를 포함하는 배터리 관리 시스템의 구동방법.Method of driving a battery management system comprising a.
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