KR20120071198A - 셀 밸런싱 회로 및 이의 구동 방법, 및 셀 밸런싱 회로를 포함한 배터리 관리 시스템 - Google Patents

셀 밸런싱 회로 및 이의 구동 방법, 및 셀 밸런싱 회로를 포함한 배터리 관리 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 셀 밸런싱 회로 및 이의 구동 방법, 및 셀 밸런싱 회로를 포함한 배터리 관리 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 셀 밸런싱 회로는 셀 밸런싱을 하드웨어로 구현함으로써 배터리 관리 시스템의 고장 또는 소프트웨어 오류에 대처할 수 있다.

Description

셀 밸런싱 회로 및 이의 구동 방법, 및 셀 밸런싱 회로를 포함한 배터리 관리 시스템{A cell ballancing circuit and driving method thereof, and a battery management system including the cell ballancing circuit}
본 발명은 셀 밸런싱 회로에 관한 것으로, 더 상세하게는 특히 전기 에너지를 이용하는 자동차에 사용될 수 있는 셀 밸런싱 회로와 이의 구동 방법과, 셀 밸런싱 회로를 포함하는 배터리 관리 시스템에 관한 것이다.
가솔린이나 중유를 주 연료로 사용하는 내연 엔진을 이용하는 자동차는 대기오염 등 공해발생에 심각한 영향을 주고 있다. 따라서 최근에는 공해발생을 줄이기 위하여, 전기 자동차 또는 하이브리드(Hybrid) 자동차의 개발에 많은 노력을 기울이고 있다.
전기 자동차는 배터리(battery)에서 출력되는 전기에너지에 의해 동작하는 배터리 엔진을 이용하는 자동차이다. 이러한 전기 자동차는 충방전이 가능한 다수의 2차 전지(cell)가 하나의 팩(pack)으로 형성된 배터리를 주동력 원으로 이용하기 때문에 배기가스가 전혀 없으며 소음이 아주 작은 장점이 있다.
한편, 하이브리드 자동차라 함은 내연 엔진을 이용하는 자동차와 전기 자동차의 중간 단계의 자동차로서, 두 가지 이상의 동력원, 예컨대 내연 엔진 및 배터리 모터를 사용하는 자동차이다. 현재에는, 내연 엔진과 수소와 산소를 연속적으로 공급하면서 화학반응을 일으켜 직접 전기 에너지를 얻는 연료 전지를 이용하거나, 배터리와 연료 전지를 이용하는 등 혼합된 형태의 하이브리드 자동차가 개발되고 있다.
이와 같이 전기 에너지를 이용하는 자동차는 배터리의 성능이 자동차의 성능에 직접적인 영향을 미치므로, 각 전지 셀의 성능이 뛰어나야 할 뿐만 아니라 각 전지 셀의 전압, 배터리의 전압 및 전류 등을 측정하여 각 전지 셀의 충방전을 효율적으로 관리할 수 있는 배터리 관리 시스템(Battery Management System, 이하 BMS)이 필요하다.
본 발명의 일 실시 예는 셀 밸런싱을 하드웨어로 구현함으로써 배터리 관리 시스템의 고장 또는 소프트웨어 오류에 대처할 수 있는 셀 밸런싱 회로를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 셀 밸런싱 회로는 적어도 하나의 배터리와 병렬로 접속되어, 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성기, 상기 배터리의 일 단자로부터 입력된 배터리 전압과, 상기 기준 전압 생성기로부터 출력된 기준 전압을 비교하는 비교기 및 상기 비교기로부터 출력된 출력 신호에 따라 온 되어, 상기 배터리와 직렬로 접속된 방전 저항을 통해 상기 배터리의 전류를 방전시키는 트랜지스터를 포함한다.
상기 기준 전압은 상기 배터리의 과충전을 판단하는 제1 기준 전압을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 비교기는 상기 배터리 전압이 상기 제1 기준 전압보다 큰 경우, 일정 전압 신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.
상기 셀 밸런싱 회로는 상기 비교기와 상기 트랜지스터 사이에 접속된 저항을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 배터리는 적어도 2 이상이고, 상기 셀 밸런싱 회로는 상기 각각의 배터리의 일 단자로부터 입력된 각각의 배터리 전압과, 상기 기준 전압 생성기로부터 출력된 적어도 2 이상의 기준 전압을 비교하기 위한 적어도 2 이상의 비교기들 및 상기 적어도 2 이상의 배터리에 각각 직렬로 접속된 적어도 2 이상의 방전 저항들을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 적어도 2 이상의 배터리들 간에 상기 방전 저항을 통한 셀 밸런싱을 독립적으로 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 셀 밸런싱 회로는 상기 기준 전압 생성기와 상기 적어도 2 이상의 비교기들 중 적어도 하나의 비교기 사이에 접속된 차지 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 기준 전압 생성기는 LDO(Low Dropout Regulator) 또는 레귤레이터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 하는 복수의 배터리 셀에 대해 셀 밸런싱을 수행하는 배터리 관리 시스템은 상기 복수의 배터리 셀과 병렬로 접속되어, 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성기, 상기 복수의 배터리 셀의 일 단자들 및 상기 기준 전압 생성기의 출력 단자와 접속된 복수의 비교기, 상기 복수의 비교기와 접속된 복수의 트랜지스터 및 상기 복수의 배터리 셀의 일 단자들과 상기 복수의 트랜지스터 사이에 접속된 복수의 방전 저항을 포함한다.
상기 배터리 관리 시스템은 상기 기준 전압 생성기와 상기 복수의 비교기 사이에 접속된 적어도 하나 이상의 차지 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 배터리 관리 시스템은 상기 복수의 비교기와 상기 복수의 트랜지스터 사이에 각각 접속된 복수의 저항을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 기준 전압은 배터리의 과충전을 판단하는 전압인 것을 특징으로 한다.
상기 기준 전압은 상기 복수의 배터리의 셀 밸런싱을 위한 기준 전압인 것을 특징으로 한다.
각각의 비교기는 각각의 배터리의 전압이 상기 기준 전압보다 큰 경우, 일정 전압 신호를 각각 출력하여 각각의 트랜지스터를 온 시키는 것을 특징으로 한다.
상기 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 셀 밸런싱 회로의 구동 방법은 기준 전압을 생성하는 단계, 배터리의 일 단자로부터 입력된 배터리 전압과, 상기 생성된 기준 전압을 비교하는 단계, 상기 비교 결과에 따라 소정의 신호를 출력하는 단계, 상기 출력된 신호에 따라 트랜지스터를 온시키는 단계 및 상기 배터리와 직렬로 접속된 방전 저항을 통해 상기 배터리의 전류를 방전시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 셀 밸런싱 회로는 셀 밸런싱을 하드웨어로 구현함으로써 배터리 관리 시스템의 고장 또는 소프트웨어 오류에 대처할 수 있다.
도 1은 일반적인 배터리, BMS 및 BMS의 주변장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 셀 밸런싱 회로(200)의 회로도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 셀 밸런싱 회로(300)의 회로도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 셀 밸런싱 회로의 구동 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 수 있다.
또한, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명을 가장 적절하게 표현할 수 있도록 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
도 1은 일반적인 배터리, BMS 및 BMS의 주변장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 자동차 시스템은, BMS(battery management system)(1), 배터리(2), 전류센서(3), 냉각팬(4), 퓨즈(5), 메인 스위치(6), ECU(engine controller unit, 7), 인버터(8) 및 모터제너레이터(9)를 포함한다.
먼저, 배터리(2)는 복수의 전지 셀이 서로 직렬로 연결된 복수의 서브팩(2a ~ 2h), 출력단자(2_OUT1), 출력단자(2_OUT2) 및 서브팩(2d)과 서브팩(2e) 사이에 마련되는 안전스위치(2_SW)를 포함한다. 여기서 서브팩(2a ~ 2h)은 예시적으로 8개로 표시되고 서브팩은 복수의 전지 셀을 하나의 그룹으로 표시한 것에 불과한 것이고, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 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. 서브팩(2d)과 서브팩(2e) 사이에 안전 스위치(2_SW)를 포함하며 출력단자(2_OUT1) 및 출력단자(2_OUT2)는 인버터(8)에 연결된다.
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.
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 배터리(2)에 전달되는 것을 방지한다. 즉 과전류가 발생하면 퓨즈(5)는 단선되어 과전류가 배터리(2)에 전달되는 것을 차단한다.
메인 스위치(6)는 과전압, 과전류, 고온 등 이상 현상이 발생하면 BMS(1) 또는 자동차의 ECU(7)의 제어신호에 기초하여 배터리(2)를 온 오프 한다. 여기서, 메인 스위치(6)가 네거티브 경로에 배치된 것으로 설명하지만 그 위치에 한정되지 않는다.
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.
센싱부(10)는 배터리 전체 팩 전류(이하, '배터리 전류'), 배터리 전체 팩전압(이하, '배터리 전압'), 팩 온도 및 셀 주변 온도를 측정하여 MCU(20)에 전달한다. 또한, 센싱부(10)는 인버터(8)의 전압을 측정하여 MCU(20)에 전달한다.
MCU(20)는 센싱부(10)로부터 전달받은 배터리 전류, 배터리 전압, 각 전지 셀전압, 셀온도 및 주변온도에 기초하여 배터리의 충전상태(state of charging, 이하 SOC) 또는 배터리 내부의 저항 변화를 계산하여 노화상태 또는 건강상태(state of health, 이하 SOH)를 계산하여 배터리(2)의 상태를 알려주는 정보를 생성한다.
내부전원 공급부(30)는 일반적으로 보조 배터리를 이용하여 BMS(1)에 전원을 공급하는 장치이다. 셀 밸런싱부(40)는 각 셀의 충전상태의 균형을 맞춘다. 즉, 충전상태가 비교적 높은 셀은 방전시키고 충전상태가 비교적 낮은 셀은 충전시킬 수 있다. 일반적으로, 셀 밸런싱은 BMS(1)에서 소프트웨어적으로 계산하지만, BMS(1)에 오류가 있는 경우, 예를 들면 MCU(20)의 고장, 전원 공급 이상 등의 경우에는 BMS(1)가 셀 밸런싱을 정상적으로 수행할 수 없게 된다. 본 발명의 일 실시 예에서, BMS(1)에 의한 소프트웨어적인 셀 밸런싱 동작이 아닌, 하드웨어적인 셀 밸런싱 회로를 통해 밸런싱을 수행한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 셀 밸런싱 회로는 도 2 및 3을 참조하여 후술한다.
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. 통신부(60)는 자동차의 ECU(7)와 통신을 수행한다. BMS(1)로부터 ECU(7)로 SOC 및 SOH에 관한 정보를 전송하거나, ECU(7)로부터 자동차 상태에 관한 정보를 수신하여 MCU(20)로 전송한다. 보호회로부(70)는 펌웨어(firm ware)를 이용하여 배터리를 보호하기 위한 회로이다. 파워온 리셋부(80)는 BMS(1)의 전원이 켜지면 전체 시스템을 리셋한다. 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.
ECU(7)는 자동차의 액셀러레이터(accelerator), 브레이크(break), 자동차 속도 등의 정보에 기초하여 현재 자동차의 운행 상태를 파악하고, 필요한 토크 정도 등의 정보를 결정한다. 구체적으로, 현재 자동차의 운행 상태란, 시동을 켜는 키온(KEY ON), 시동을 끄는 키오프(KEY OFF), 종속운행 및 가속도 운행 등을 말한다. ECU(7)는 자동차 상태에 관한 정보를 BMS(1)의 통신부(60)로 전송한다. ECU(7)는 모터제너레이터(9)의 출력이 토크 정보에 맞도록 제어한다. 즉 ECU(7)는 인버터(8)의 스위칭을 제어하여 모터제너레이터(9)의 출력이 토크 정보에 맞도록 제어한다. 또한 ECU(7)는 BMS(1)의 통신부(60)를 통하여 MCU(20)로부터 전달되는 배터리(2)의 SOC를 전달받아 배터리(2)의 SOC가 목표값(예컨대 55%)이 되도록 제어한다. 예를 들면 MCU(20)로부터 전달된 SOC가 55% 이하이면 인버터(8)의 스위치를 제어하여 전력이 배터리(10) 방향으로 출력되도록 하여 배터리(2)를 충전시키고 이때 배터리 전류(Ib)는 '-'값이 된다. 한편, SOC가 55% 이상이면 인버터(8)의 스위치를 제어하여 전력이 모터제너레이터(9) 방향으로 출력되도록 하여 배터리(2)를 방전시키고 이때 배터리 전류(Ib)는 '+'값이 된다.
인버터(8)는 ECU(7)의 제어신호에 기초하여 배터리(2)가 충전 또는 방전되도록 한다. 또한, 배터리(2)의 전원을 변환하여 모터 제너레이터(9)에 전달한다.
모터 제너레이터(9)는 배터리(2)의 전기에너지를 이용하여 ECU(7)로부터 전달되는 토크 정보에 기초하여 자동차를 구동한다.
ECU(7)는 SOC에 기초하여 충방전 할 수 있는 파워만큼 충방전함으로써 배터리(2)가 과충전이나 과방전되는 것을 방지하여 배터리(2)를 효율적으로 오랫동안 사용할 수 있도록 한다. 그러나 배터리(2)가 자동차에 장착된 후에는 배터리(2)의 실제 SOC를 측정하기는 어려우므로, BMS(1)는 센싱부(10)에서 센싱한 배터리 전압, 배터리 전류 및 셀 온도 등을 이용하여 SOC를 정확하게 추정하여 ECU(7)에 전달한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 셀 밸런싱 회로(200)의 회로도이다. 여기서, 셀 밸런싱 회로(200)는 도 1에 도시된 배터리 관리 시스템(1)의 일부 또는 별도의 회로로 구성할 수 있다.
도 2를 참조하면, 배터리(210), 배터리(210)의 일 측 단자, 즉 포지티브 단자와 기준 전압 생성기(230)의 출력 단자가 연결된 비교기(211), 저항(212), 트랜지스터(213) 및 방전 저항(214)이 도시되어 있다. 여기서, 하나의 배터리만을 설명하였지만, 그 수에 한정되지 않는다.
기준 전압 생성기(230)는 배터리(210)와 병렬 접속되어, 배터리 전압으로부터 기준 전압을 생성한다. 여기서, 기준 전압은 배터리의 밸런싱 여부를 판단하는 전압이다. 예를 들면 배터리 전압이 기준 전압, 예를 들면 4.2V보다 큰 경우, 셀 밸런싱이 필요한 배터리라고 판단한다. 기준 전압 생성기(230)는 배터리(210)의 전압을 이용해서 기준 전압을 생성한다. 기준 전압 생성기(230)는 LDO(Low Dropout) 레귤레이터 또는 레귤레이터일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. LDO는 낮은 입력 전압으로도 일정 전압을 생성할 수 있는 장점이 있다.
비교기(211)는 배터리의 전압(210)과 기준 전압 생성기(230)로부터 출력된 기준 전압을 입력받아, 배터리 전압과 기준 전압을 비교한다. 예를 들면 배터리 전압이 기준 전압, 예를 들면 4,2V보다 큰 경우에는 비교기(211)를 온 시키는 신호, 예를 들면 일정 전압을 갖는 전압 신호를 출력한다. 하지만, 배터리 전압이 4.2V보다 작은 경우에는 비교기(211)는 오프 상태를 유지하며, 어떠한 신호도 출력하지 않는다. 즉, 비교기(211)는 배터리 전압의 셀 밸런싱 여부를 확인한다.
저항(212)은 비교기(211)의 전압 신호를 조정하는 완충 역할을 한다.
트랜지스터(213)는 비교기(211)로부터 출력된 일정 전압의 신호에 따라 턴 온 되어, 배터리(210)의 전류가 방전 저항(214)을 통해 방전되도록 한다. 즉, 트랜지스터(213)가 턴 온 되어, 배터리(210)와 방전 저항(214)의 전류 경로생성하며, 배터리에 충전된 전류를 방전시켜 셀 밸런싱을 수행한다. 그리고, 배터리(210)의 전압이 기준 전압보다 작아지게 되면, 트랜지스터(213)는 턴 오프되며, 배터리(210)와 저항(214)을 통해 전류가 더 이상 흐르지 않게 된다. 여기서, 트랜지스터는 NMOS 또는 PMOS 트랜지스터일 수 있으며, 그 종류에 한정되는 것은 아니다.
따라서, 도 1에 도시된 BMS(1)의 소프트웨어적인 셀 밸런싱이 아니라, 하드웨어적으로 배터리(210)의 셀 밸런싱 여부를 판단하여, 방전 저항(214)을 통해 방전시킴으로써 셀 밸런싱을 수행한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 셀 밸런싱 회로(300)의 회로도이다. 여기서, 셀 밸런싱 회로(300)는 도 1에 도시된 배터리 관리 시스템(1)의 일부 또는 별도의 회로로 구성할 수 있다.
도 3을 참조하면, 2개의 배터리들(310 및 320)과 병렬로 접속된 기준 전압 생성기(330), 배터리(310)의 일 측 단자의 전압과 기준 전압 생성기(330)로부터 출력된 기준 전압을 인가받는 비교기(311)와 배터리(320)의 일 측 단자의 전압과 기준 전압 생성기(330)로부터 출력된 기준 전압을 인가받는 비교기(321)가 도시되어 있다. 여기서, 각각의 비교기(311 및 321)는 각각의 배터리(310 및 320)의 셀 밸런싱 여부를 검사한다. 여기서, 기준 전압 생성기(330)와 비교기(311) 사이에는 차지 펌프(340)가 접속된다. 여기서, 차지 펌프(340)는 전하를 천이시키고 입력 전압과 콘덴서에 충전된 전압을 중첩함으로써 필요한 출력 전압을 생성한다. 차지 펌프(340)는 기준 전압 생성기(330)가 생성한 기준 전압이 비교기(311)와 비교기(321)에 나뉘어 인가되는 경우에 기준 전압이 떨어지는 것을 보완하기 위해, 비교기(311)에 인가되는 전압을 기준 전압으로 높여서 비교기(311)에 인가한다. 본 발명의 일 실시 예에서는 2개의 비교기(311 및 321)만이 도시되었지만, 이에 한정되지는 않는다.
각각의 비교기(311 및 321)에서 각각의 배터리(310 및 320)의 배터리 전압과 기준 전압을 비교한다. 그리고 비교기(311 및 321)에서 출력된 신호는 저항(312 및 322)을 통해 트랜지스터(313 및 323)에 인가된다. 여기서, 2개의 배터리(310 및 320)에 대한 셀 밸런싱은 각각 독립적으로 수행된다. 즉, 각각의 비교기(311 및 321)에서 출력된 신호에 따라서 셀 밸런싱이 수행된다. 비교기(311 또는 321)에서 출력 신호가 입력되는 경우에 저항(312 및 322)을 통해 트랜지스터(313 및 323)를 온 시키는 신호를 출력한다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 셀 밸런싱 회로의 구동 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 단계 400에서, 기준 전압을 생성한다. 여기서, 기준 전압은 배터리의 셀 밸런싱 여부를 결정하는 전압이다. 단계 402에서, 배터리 전압과 기준 전압을 비교한다.
단계 404에서, 배터리 전압이 기준 전압보다 큰 경우, 단계 406에서, 비교기 출력을 온 시켜 트랜지스터를 온 시켜, 배터리와 방전 저항 사이의 전류 경로를 만들어 배터리 전류를 방전시킨다.
본 발명의 일 실시 예에서, 기준 전압의 생성 및 배터리 전압과 기준 전압의 비교 및 셀 밸런싱을 하드웨어적으로 구현함으로써, 종래의 배터리 관리 시스템에서 소프트웨어적으로 처리되었던 셀 밸런싱을 보완할 수 있으며, 배터리 관리 시스템의 MCU 고장 또는 소프트웨어의 오류에 대비할 수 있다.
본 발명의 이해를 위하여, 도면에 도시된 바람직한 실시 예들에서 참조 부호를 기재하였으며, 본 발명의 실시 예들을 설명하기 위하여 특정 용어들을 사용하였으나, 특정 용어에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 당업자에 있어서 통상적으로 생각할 수 있는 모든 구성 요소들을 포함할 수 있다.
본 발명에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시 예들로서, 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, “필수적인”, “중요하게” 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.
본 발명의 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 “상기”의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 본 발명에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 마지막으로, 본 발명에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 당업자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.
1: 배터리 관리 시스템
2, 210, 310, 320: 배터리
7: ECU
8: 인버터
20: MCU
230, 330: 기준 전압 생성기
311, 321: 비교기
314, 324: 방전 저항

Claims (15)

  1. 적어도 하나의 배터리와 병렬로 접속되어, 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성기;
    상기 배터리의 일 단자로부터 입력된 배터리 전압과, 상기 기준 전압 생성기로부터 출력된 기준 전압을 비교하는 비교기; 및
    상기 비교기로부터 출력된 출력 신호에 따라 온되어, 상기 배터리와 직렬로 접속된 방전 저항을 통해 상기 배터리의 전류를 방전시키는 트랜지스터를 포함하는 셀 밸런싱 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준 전압은,
    상기 배터리의 과충전을 판단하는 제1 기준 전압을 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱 회로.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 비교기는,
    상기 배터리 전압이 상기 제1 기준 전압보다 큰 경우, 일정 전압 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱 회로.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 비교기와 상기 트랜지스터 사이에 접속된 저항을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱 회로.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리는 적어도 2 이상이고,
    상기 각각의 배터리의 일 단자로부터 입력된 각각의 배터리 전압과, 상기 기준 전압 생성기로부터 출력된 적어도 2 이상의 기준 전압을 비교하기 위한 적어도 2 이상의 비교기들; 및
    상기 적어도 2 이상의 배터리에 각각 직렬로 접속된 적어도 2 이상의 방전 저항들을 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱 회로.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 적어도 2 이상의 배터리들 간에 상기 방전 저항을 통한 셀 밸런싱을 독립적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱 회로.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 기준 전압 생성기와 상기 적어도 2 이상의 비교기들 중 적어도 하나의 비교기 사이에 접속된 차지 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱 회로.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준 전압 생성기는,
    LDO(Low Dropout Regulator) 또는 레귤레이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱 회로.
  9. 복수의 배터리 셀에 대해 셀 밸런싱을 수행하는 배터리 관리 시스템에 있어서,
    상기 복수의 배터리 셀과 병렬로 접속되어, 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성기;
    상기 복수의 배터리 셀의 일 단자들 및 상기 기준 전압 생성기의 출력 단자와 접속된 복수의 비교기;
    상기 복수의 비교기와 접속된 복수의 트랜지스터; 및
    상기 복수의 배터리 셀의 일 단자들과 상기 복수의 트랜지스터 사이에 접속된 복수의 방전 저항을 포함하는 배터리 관리 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 기준 전압 생성기와 상기 복수의 비교기 사이에 접속된 적어도 하나 이상의 차지 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 복수의 비교기와 상기 복수의 트랜지스터 사이에 각각 접속된 복수의 저항을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 기준 전압은,
    배터리의 과충전을 판단하는 전압인 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 기준 전압은,
    상기 복수의 배터리의 셀 밸런싱을 위한 기준 전압인 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  14. 제 9 항에 있어서,
    각각의 비교기는,
    각각의 배터리의 전압이 상기 기준 전압보다 큰 경우, 일정 전압 신호를 각각 출력하여 각각의 트랜지스터를 온 시키는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  15. 기준 전압을 생성하는 단계;
    배터리의 일 단자로부터 입력된 배터리 전압과, 상기 생성된 기준 전압을 비교하는 단계;
    상기 비교 결과에 따라 소정의 신호를 출력하는 단계;
    상기 출력된 신호에 따라 트랜지스터를 온시키는 단계; 및
    상기 배터리와 직렬로 접속된 방전 저항을 통해 상기 배터리의 전류를 방전시키는 단계를 포함하는 셀 밸런싱 회로의 구동 방법.
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