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KR101016813B1 - 배터리 관리 시스템 및 그 구동 방법 - Google Patents

배터리 관리 시스템 및 그 구동 방법 Download PDF

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KR101016813B1
KR101016813B1 KR1020090043547A KR20090043547A KR101016813B1 KR 101016813 B1 KR101016813 B1 KR 101016813B1 KR 1020090043547 A KR1020090043547 A KR 1020090043547A KR 20090043547 A KR20090043547 A KR 20090043547A KR 101016813 B1 KR101016813 B1 KR 101016813B1
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Abstract

본 발명은 배터리 관리 시스템 및 그 구동 방법에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 마스터 배터리 관리 시스템과 슬레이브 배터리 관리 시스템의 동기 신호를 하드웨어적으로뿐만 아니라 소프트웨어적으로도 정확하게 동기화시키는데 있다.
이를 위해 본 발명은 전원이 인가되면 레디 신호를 출력하는 적어도 하나의 슬레이브 배터리 관리 시스템, 레디 신호를 입력받으면 동기 시작 신호를 출력하는 마스터 배터리 관리 시스템을 포함하고, 마스터 배터리 관리 시스템은 슬레이브 배터리 관리 시스템에 주기적으로 동기 리셋 신호를 출력하여 이루어진 배터리 관리 시스템 및 그 구동 방법을 개시한다.

Description

배터리 관리 시스템 및 그 구동 방법{BATTERY MANAGEMENT SYSTEM AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 배터리 관리 시스템 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 휘발유, 경유 또는 LPG(Liquefied Petroleum Gas)를 연료로 사용하는 자동차는 유해 배기 가스를 발생시켜 대기를 오염시킬 뿐만 아니라 지구 온난화를 유발한다. 이에 따라, 관련업계는 유해 배기 가스의 발생이 현저히 낮은 하이브리드 전기 자동차(HEV: Hybrid Electric Vehicle) 또는 유해 배기 가스가 전혀 없는 전기 자동차(EV)를 활발히 연구 및 개발하고 있다.
상기 HEV는 휘발유, 경유 또는 LPG 등과 같은 연료를 사용하는 내연 기관을 통해 주행할 뿐만 아니라, 배터리로부터 공급되는 전기를 통해서도 주행하며, 또한 상기 HEV는 각 주행 상황에 대응하여 차량의 연비가 최대가 되도록 제어된다.
상기 HEV에 장착된 모터 제네레이터는 차량의 제동 또는 감속시 MTCU(Motor Control Unit)의 제어를 통해 동력 모드에서 발전 모드로 전환되게 되며, 이때 상기 배터리는 상기 MTCU와 접속된 배터리 관리 시스템(BMS; Battery Management System)의 제어를 통해 모터 제네레이터로부터 발생되는 전기 에너지에 의해 충전 될 수 있다.
한편, 상기 배터리는 상기 HEV의 성능 향상을 위해 배터리 셀의 개수가 점차 증가되고 있으며, 이에 따라 다수의 배터리 셀을 효율적으로 관리할 수 있는 배터리 관리 시스템을 필요로 한다.
본 발명의 목적은 다수의 배터리 셀을 효율적으로 관리할 수 있는 배터리 관리 시스템 및 그 구동 방법을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 배터리 관리 시스템은 전원이 인가되면 레디 신호를 출력하는 적어도 하나의 슬레이브 배터리 관리 시스템; 및, 상기 레디 신호를 입력받으면 동기 시작 신호를 출력하는 마스터 배터리 관리 시스템을 포함하고, 상기 마스터 배터리 관리 시스템은 상기 슬레이브 배터리 관리 시스템에 주기적으로 동기 리셋 신호를 출력함을 특징으로 한다.
상기 마스터 배터리 관리 시스템은 상기 레디 신호를 입력받으면 동작되는 내부 타이머를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 마스터 배터리 관리 시스템은 상기 레디 신호가 입력되는 엔드 게이트를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 슬레이브 배터리 관리 시스템은 상기 동기 시작 신호를 입력받으면 동작되는 내부 타이머를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 슬레이브 배터리 관리 시스템은 상기 동기 리셋 신호를 입력받으면 자신의 내부 타이머를 미리 정해진 특정 시간으로 리셋시킬 수 있다.
상기 슬레이브 배터리 관리 시스템은 동기 체크 신호를 상기 마스터 배터리 관리 시스템에 출력할 수 있다.
상기 동기 체크 신호는 배터리 전압을 감지하기 위한 배터리 전압 제어 신호일 수 있다.
상기 마스터 배터리 관리 시스템은 상기 동기 체크 신호가 입력되지 않으면 시스템 결함 신호를 출력할 수 있다.
상기 마스터 배터리 관리 시스템은 상기 동기 체크 신호가 입력되는 엔드 게이트를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 마스터 배터리 관리 시스템과 슬레이브 배터리 관리 시스템으로 이루어진 배터리 관리 시스템의 구동 방법에 있어서, 상기 마스터 배터리 관리 시스템은 상기 슬레이브 배터리 관리 시스템으로부터 레디 신호가 입력되었는지 판단하는 레디 신호 판단 단계; 상기 레디 신호가 입력되면, 상기 슬레이브 배터리 관리 시스템에 동기 시작 신호를 출력하는 동기 시작 신호 출력 단계; 및, 상기 슬레이브 배터리 관리 시스템에 주기적으로 동기 리셋 신호를 출력하는 동기 리셋 신호 출력 단계를 포함하여 구동됨을 특징으로 한다.
상기 동기 시작 신호 출력 단계에서는 상기 동기 시작 신호의 출력과 함께 자신의 내부 타이머도 동작시킬 수 있다.
상기 동기 시작 신호 출력 단계는 모든 슬레이브 배터리 관리 시스템으로부터 레디 신호가 입력되면 수행될 수 있다.
상기 동기 시작 신호 출력 단계 이후에는 상기 슬레이브 배터리 관리 시스템이 자신의 내부 타이머를 동작시킬 수 있다.
상기 동기 리셋 신호 출력 단계 이후에는 상기 슬레이브 배터리 관리 시스템이 자신의 내부 타이머를 미리 정해진 특정 시간으로 강제 리셋시킬 수 있다.
상기 동기 시작 신호 출력 단계 또는 상기 동기 리셋 신호 출력 단계 이후에는 상기 슬레이브 배터리 관리 시스템으로부터 동기 체크 신호가 입력되었는지 판단하는 동기 체크 신호 판단 단계를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 동기 체크 신호 판단 단계에서 이용된 동기 체크 신호는 배터리 전압을 감지하기 위한 배터리 전압 제어 신호일 수 있다.
상기 동기 체크 신호 판단 단계 이후에는 적어도 하나의 상기 동기 체크 신호가 입력되지 않으면 시스템 결함 신호를 출력하는 시스템 결함 신호 출력 단계를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 다수의 배터리 관리 시스템이 갖는 동기 신호가 서로 정확하게 일치하도록 함으로써, 더욱 신뢰성 있는 계측값 및 계산값을 얻을 수 있는 배터리 관리 시스템을 구현한다.
또한, 본 발명은 다수의 배터리 관리 시스템의 동기 신호를 하드웨어적으로 뿐만 아니라 소프트웨어적으로도 일치시킴으로써, 외부 노이즈에 강인한 배터리 관리 시스템을 구현한다.
또한, 본 발명은 다수의 배터리 관리 시스템 사이의 동기 일치 상태를 확인할 수 있음으로써, 더욱 안정적인 배터리 관리 시스템을 구현한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 배터리 관리 시스템 및 그 주변 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명은 배터리(100), 전류 센서(200), 냉각팬(300), 퓨즈(400), 마스터 스위치(500), MTCU(Motor Control Unit)(600), 인버터(700), 모터 제너레이터(800) 및 배터리 관리 시스템(900)을 포함한다. 여기서, 상기 배터리 관리 시스템(900)은 하나의 마스터 배터리 관리 시스템(900_M) 및 복수의 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1~900_SN)을 포함한다.
상기 배터리(100)는 복수의 배터리 셀이 서로 직렬로 연결된 복수의 서브팩(101~108), 출력단자(109,110) 및 서브팩(104)과 서브팩(105) 사이에 위치하는 안전스위치(111)를 포함한다. 여기서, 상기 서브팩(101~108)은 예시적으로 8개로 도시하였으며, 복수의 배터리 셀을 하나의 그룹으로 표시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 안전 스위치(111)는 배터리를 교체하거나 배터리에 대한 작업을 수행할 때 작업자의 안전을 위하여 수동적으로 온 또는 오프 할 수 있다. 상기 안전 스위치(111)의 위치는 도면에 의해 한정되지 않으며, 복수의 서브팩(101~108) 사이 중에서 어느 위치라도 가능하다.
상기 전류 센서(200)는 상기 배터리(100)에 흐르는 전류량을 측정하여 배터 리 관리 시스템(900)으로 전달한다. 일례로 상기 전류센서(200)는 홀(Hall) 소자를 이용하여 전류를 측정하고 측정된 전류에 대응되는 아날로그 전류 신호로 출력하는 Hall CT(Hall Current Transformer)이거나 배터리의 전류가 흐르는 배선에 저항을 연결하여 배터리의 전류에 대응하는 전압 신호를 생성하는 션트 저항(shunt resistor)일 수 있다.
상기 냉각팬(300)은 상기 배터리(100)의 충전 및 방전에 의해 열이 발생하면, 발생한 열을 냉각한다. 상기 냉각팬(300)은 충방전에 의해 발생한 열에 의한 배터리(100)의 열화 및 충방전 효율의 저하를 방지한다.
상기 퓨즈(400)는 상기 배터리(100)로 과전류가 입력되거나 또는 상기 배터리(100)로부터 과전류가 출력되면, 단선되어 상기 배터리(100)를 보호한다.
상기 마스터 스위치(500)는 과전압, 과전류, 고온과 같은 이상 현상이 발생하면 상기 배터리 관리 시스템(900) 또는 상기 MTCU(600)의 제어신호에 기초하여 상기 배터리(100)를 온오프 한다.
상기 MTCU(600)는 자동차의 액셀러레이터(accelerator), 브레이크(brake), 자동차 속도 등의 정보에 기초하여 현재 자동차의 운행 상태를 파악하고, 필요한 토크를 산출하며, 산출된 토크 및 배터리의 충전상태(SOC: State Of Charge)에 기초하여 상기 배터리(100)와 상기 모터제너레이터(800) 사이의 전력 전달 방향을 제어한다. 여기서, 현재 자동차의 운행 상태는 시동을 켜는 키온(key on), 시동을 끄는 키오프(key off), 종속 운행 및 가속 운행 등이 포함될 수 있다.
상기 인버터(700)는 상기 MTCU(600)의 제어에 따라 상기 배터리(100)가 충전 또는 방전되도록 한다. 구체적으로, 상기 MTCU(600)는 상기 인버터(700)를 제어하여 상기 모터제너레이터(800)의 출력이 산출된 토크에 맞도록 제어한다. 또한, 상기 MTCU(600)는 자동차 상태에 관한 정보를 상기 배터리 관리 시스템(900)으로 전송하며, 상기 배터리 관리 시스템(900)으로부터 전달되는 상기 배터리(100)의 SOC를 전달받아 상기 배터리(100)의 SOC가 목표값(예컨대 55%)이 되도록 상기 배터리(100)와 상기 모터제너레이터(800) 사이의 전력 전달 방향을 제어한다. 예를 들면 상기 배터리 관리 시스템(900)으로부터 전달된 SOC가 55% 이하이면, 상기 MTCU(600)는 상기 인버터(700)를 제어하여 상기 모터제너레이터(800)의 전력이 상기 배터리(100)로 전달되도록 한다. 그러면, 상기 배터리(100)는 충전된다. 이때 배터리의 전류는 '+'값으로 정의된다. 한편, 상기 SOC가 55% 이상이면, 상기 MTCU(600)는 상기 인버터(700)를 제어하여 전력이 상기 배터리(100)로부터 상기 모터제너레이터(800)로 전달되도록 한다. 그러면 상기 배터리(100)는 방전된다. 이때 배터리의 전류는 '-'값으로 정의된다.
상기 모터 제너레이터(800)는 상기 배터리(100)의 전기에너지를 이용하여 상기 MTCU(600)로부터 전달되는 토크 정보에 기초하여 자동차를 구동한다.
상기 배터리 관리 시스템(900)은 상술한 바와 같이 마스터 배터리 관리 시스템(900_M) 및 복수의 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1~900_SN)을 포함한다.
상기 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1~900_SN)은 기본적으로 자신에게 할당된 배터리 셀의 셀 전압(V) 및 온도(T) 등을 측정하여 상기 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)으로 전달한다. 이러한 슬레이브 배터리 관리 시스 템(900_S1~900_SN)은 우선 레디 신호(RD1~RDN)를 상기 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)으로 전달하여, 상기 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1~900_SN)의 동작 상태를 상기 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)에 알린다. 즉, 상기 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1~900_SN)의 동작 상태는 파워 온(power-on) 또는 파워 오프(power-off)를 포함하며, 파워 온은 정상 동작 상태로서 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1~900_SN)에 정상적으로 전력이 공급되는 상태를 의미하고, 파워 오프는 비정상 동작 상태로서 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1~900_SN)에 정상적으로 전력이 공급되지 못하는 상태를 의미한다. 이때, 상기 레디 신호(RD1~RDN)는 상기 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1~900_SN)의 파워 온 상태를 나타낸다. 일례로, 상기 레디 신호(RD1~RDN)는 액티브 하이 레벨(active high level)의 전기적 신호일 수 있다. 물론, 상기 슬레이브 배터리 시스템(900_S1~900_SN)이 파워 오프되면 상기 레디 신호(RD1~RDN)는 인액티브 로우 레벨(inactive low level)로 설정된다.
상기 마스터 배터리 관리 시스템(900_M) 역시 자신에게 할당된 배터리 셀의 셀 전압(V), 배터리의 전류(I) 및 온도(T) 등을 측정한다. 또한, 상기 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)은 상기 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1~900_SN)으로부터 배터리 셀의 셀 전압(V) 및 온도(T) 등을 전달받아 배터리 전체의 충전상태(SOC) 및 건강상태(SOH: State Of Health)를 추정한다. 여기서, 상기 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)에 할당된 배터리 셀 및 상기 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1-900_SN)에 할당된 배터리 셀은 당연히 서로 다르다.
그리고, 상기 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)은 SOC 및 SOH에 기초하여 배터리의 충전 및 방전을 제어한다. 또한, 상기 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)은 모든 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1~900_SN)으로부터 레디 신호(RD1~RDN)를 전달받으면, 상기 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1~900_SN) 모두가 정상적으로 동작할 수 있는 상태로 판단하고, 내부 타이머를 동작시키는 동시에 동기 시작 신호(ST)를 생성한다. 그리고, 상기 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)은 각 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1~900_SN)으로 동기 시작 신호(ST)를 전달한다. 그러면, 상기 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1~900_SN)은 상기 동기 시작 신호(ST)에 따라 내부 타이머를 각각 동작시킨다. 즉, 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)은 동기 시작 신호(ST)와 함께 자신의 내부 타이머를 동작시키고, 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1~900_SN) 역시 상기 동기 시작 신호(ST)에 의해 자신의 내부 타이머를 동작시킨다. 한편, 상기 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)은 주기적으로 동기 리셋 신호(SRT)를 생성한다. 그리고, 상기 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)은 각 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1~900_SN)으로 동기 리셋 신호(STR)를 전달한다. 그러면, 상기 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1~900_SN)은 자신의 내부 타이머를 미리 정해진 특정 시간으로 리셋한다. 따라서, 상기 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)의 내부 타이머 및 상기 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1~900_SN)의 내부 타이머는 주기적으로 강제적으로 동기화가 이루어진다. 더불어, 상기 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1~900_SN)은 상기 동기 시작 신호(ST) 또는 상기 동기 리셋 신호(STR)가 입력되었을 경우 동기 확인 신 호(CK1~CKN)를 상기 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)에 출력한다. 따라서, 상기 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)은 상기 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1~900_SN)이 적절히 동기화되었는지 아닌지를 확인할 수 있게 된다. 이러한 마스터 배터리 관리 시스템(900_M) 및 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1~900_SN)의 구성 및 동작은 아래에서 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 마스터 배터리 관리 시스템(900_M) 및 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1~900_SN)은 하드웨어(hardware)적으로 동일한 구성 요소를 포함한다. 다만, 마스터 배터리 관리 시스템(900_M) 및 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1~900_SN)에 포함되는 스위치(도시하지 않음)의 상태 또는 식별자의 설정에 따라 프로그램(program)이 다르게 설정되어 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)으로 동작하거나 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1~900_SN)으로 동작할 수 있다. 즉, 설정되는 프로그램에 따라 배터리 관리 시스템은 마스터 배터리 관리 시스템으로 동작할 수도 있으며, 슬레이브 배터리 관리 시스템으로 동작할 수도 있다.
도 2는 본 발명에 따른 배터리 관리 시스템 중에서 마스터 배터리 관리 시스템의 구성을 상세히 도시한 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)은 센싱부(910_M), MCU(Micro Control Unit)(920_M), 내부전원 공급부(930_M), 셀밸런싱부(940_M), 저장부(950_M), 통신부(960_M), 보호회로부(970_M), 파워온 리셋부(980_M) 및 외부인터페이스(990_M)를 포함한다.
상기 센싱부(910_M)는 상기 MCU(920_M)로부터 제어 신호를 전달받으며, 제어 신호에 기초하여 배터리 셀의 셀 전압(V), 배터리의 전류(I) 및 온도(T) 등을 측정한다. 이때, 배터리 셀의 셀 전압(V), 배터리의 전류(I) 및 배터리 온도(T)는 아날로그 값으로 측정된다. 상기 센싱부(910_M)는 아날로그 값을 갖는 배터리 셀의 셀 전압(V), 배터리의 전류(I) 및 배터리 온도(T)를 각각 디지털 값으로 변환하여 상기 MCU(920_M)로 전달한다.
상기 MCU(920_M)는 상기 센싱부(910_M)로부터 배터리 셀의 셀전압(V), 배터리의 전류(I) 및 온도(T)를 전달받아 배터리의 SOC 및 SOH를 추정한다.
상기 내부전원 공급부(930_M)는 보조 배터리를 이용하여 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)에 전원을 공급한다.
상기 셀밸런싱부(940_M)는 각 배터리 셀의 충전 상태 또는 방전 상태의 균형을 맞춘다. 즉, 충전 상태가 비교적 높은 배터리 셀은 방전시키고 충전 상태가 비교적 낮은 배터리 셀은 충전시킨다.
상기 저장부(950_M)는 상기 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)의 전원이 오프될 때, 현재의 SOC, SOH 등의 정보를 저장한다. 여기서 저장부(950_M)는 전기적으로 쓰고 지울 수 있는 비휘발성 저장장치, 예를 들어 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)일 수 있다.
상기 통신부(960_M)는 자동차의 MTCU(600)와 통신을 수행한다. 즉, 상기 통신부(960_M)는 MTCU(600)로 SOC 및 SOH에 관한 정보를 전송하거나, 상기 MTCU(600)로부터 자동차 상태에 관한 정보를 수신하여 상기 MCU(920_M)로 전송한다.
상기 보호회로부(970_M)는 하드웨어 소자를 사용하여 과전류, 과전압 등으로부터 상기 배터리(100)를 보호하기 위해 2차적으로 부가된 회로이다.
상기 파워온 리셋부(980_M)는 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)의 전원이 켜지면 전체 시스템을 리셋한다.
상기 외부 인터페이스(990_M)는 냉각팬(300) 및 마스터 스위치(500)를 상기 MCU(920_M)에 연결한다.
상기 복수의 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1~900_SN)의 구성도 상기 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)의 구성과 동일하게 설정되므로 그 구체적인 설명은 생략한다.
도 3은 본 발명에 따른 배터리 관리 시스템 중에서 마스터 배터리 관리 시스템과 슬레이브 배터리 관리 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리 관리 시스템(900)은 마스터 배터리 관리 시스템(900_M) 및 복수의 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1~900_SN)을 포함한다. 본 발명에서는 설명의 편의를 위해 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)중에서 타이머(921_M)를 내장한 MCU(920_M) 및 센싱부(910_M) 만을 도시하였으며, 복수의 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1~900_SN)중에서 타이머(921_S1~921SN)를 내장한 MCU(920_S1-920_SN) 및 센싱부(910_S1-910_SN)만을 도시하였다.
상기 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)의 센싱부(910_M)는 대응되는 배터리 셀의 셀전압(V), 배터리의 전류(I) 및 온도(T) 등을 측정한다. 상기 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1-900_SN)의 센싱부(910_S1-910_SN)는 대응되는 배터리 셀의 셀전압(V) 및 온도(T) 등을 측정한다. 여기서, 상기 센싱부(910_M)에 의해 측정된 배터리 셀 전압은 V로 표시하고, 상기 센싱부(910_S1-910_SN)에 의해 측정된 배터리 셀 전압은 V1-VN으로 표시한다. 도면 부호 SV는 MCU(920_M)가 센싱부(910_M)에 출력하는 전압 제어 신호이다.
상술한 바와 같이 상기 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)은 내부에 타이머(921_M)를 갖는 MCU(920_M) 및 스위치(SW1)를 포함한다.
상기 MCU(920_M)는 레디 신호 입력 단자(RDIN)를 통하여 각 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1~900_SN)으로부터 전달되는 레디 신호(RD1~RDN)를 입력 받는다. 상기 MCU(920_M)는 레디 신호(RD1~RDN)에 따라 동기 시작 신호(ST)를 생성하며, 동시에 타이머(921_M)를 동작시킨다. 또한, 상기 MCU(920_M)는 동기 신호 출력 단자(STOUT)를 통하여 동기 시작 신호(ST)를 모든 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1~900_SN)으로 일괄적으로 출력한다. 또한, 상기 MCU(920_M)는 상기 동기 신호 출력 단자(STOUT)를 통하여 주기적으로 동기 리셋 신호(SRT)를 모든 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1~900_SN)으로 일괄적으로 출력한다. 이와 같은 동작에 의해 상기 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1~900_SN)의 타이머(921_S1~921SN)는 상기 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)의 타이머(921_M)와 함께 정확하게 동기화된다. 즉, 상기 마스터 배터리 관리 시스템(900_M) 및 상기 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1~900_SN)은 각각 독립적인 타이머(921_M, 921_S1~921SN)를 갖지만, 상기와 같은 동기 리셋 신호(SRT)에 의해 모든 타이머(921_M, 921_S1~921_SN)가 소프트웨어적으로 강제적 및 주기적으로 동기화된다.
상기 MCU(920_M)는 데이터 입력 단자(DIN)를 통하여 각 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1~900_SN)의 MCU(920_S1-920_SN)에서 획득한 배터리의 정보, 예를 들어 배터리 셀의 셀전압(V1-VN)을 전달받는다. 그리고, 상기 MCU(920_M)는 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1~900_SN)에서 배터리 셀의 셀전압(V1-VN)을 측정하는 시점에 동기시켜 전류 센서(200)를 제어하여 배터리의 전류(I)를 측정한다. 또한, 상기 MCU(920_M)는 상기와 같은 방법으로 획득한 배터리의 정보를 이용하여 배터리의 SOC 및 SOH를 추정한다.
구체적으로, MCU(920_M)는 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1~900_SN) 각각으로부터 레디 신호(RD1~RDN)를 입력 받는다. 즉, 레디 신호 입력 단자(RDIN)는 앤드 게이트 IC(AND Gate IC, G1)의 출력단에 연결되고, 앤드 게이트 IC(G1)에 구비된 복수의 입력 단자는 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1-900_SN)에 각각 연결되어 있다. 그러면, 하나의 레디 신호 입력 단자(RDIN)를 통하여 각 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1~900_SN)으로부터 전달되는 레디 신호(RD1~RDN)를 수신하여 처리할 수 있다. 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)은 복수의 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1~900_SN) 각각에 대응하는 레디 신호 입력 단자(RDIN)를 통하여 레디 신호(RD1~RDN)를 수신할 수도 있다. 상기 레디 신호 입력 단자(RDIN)를 통하여 액티브 하이 레벨의 레디 신호(RD1~RDN)가 모두 입력되면, MCU(920_M)는 동기 시작 신호(ST)를 생성하는 동시에 타이 머(921_M)를 동작시킨다. 그리고, 상기 MCU(920_M)는 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1~900_SN)의 MCU(920_S1-920_SN)로 동기 시작 신호(ST)를 전달한다. 더불어, 상기 MCU(920_M)는 상기 동기 신호 출력 단자(STOUT)를 통하여 주기적으로 동기 리셋 신호(SRT)를 각각의 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1~900_SN)의 MCU(920_S1-920_SN)로 전달한다.
상기 스위치(SW1)는 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)으로 인식될 수 있도록 그 값이 설정될 수 있으며, 사용자의 설정에 따라 다른 값을 가질 수 있다.
상술한 바와 같이 상기 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1~900_SN)은 배터리의 정보를 측정하는 센싱부(910_S1-910_SN), 레디 신호(RD1~RDN)를 출력하며 배터리의 정보를 획득하는 MCU(920_S1-920_SN), 독자적으로 동작하는 타이머(921_S1-921_SN) 및 스위치(SW21-SW2N)를 포함한다.
상기 MCU(920_S1-920_SN)는 각각 레디 신호 출력 단자(RDOUT)를 통하여 레디 신호(RD1~RDN)를 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)으로 전달하며, 동기 신호 입력 단자(STIN)를 통하여 동기 시작 신호(ST) 및/또는 동기 리셋 신호(SRT)를 전달받는다. 상기 MCU(920_S1-920_SN)는 상기 동기 시작 신호(ST)가 동기 신호 입력 단자(STIN)를 통하여 입력되면, 각각의 타이머(921_S1-921_SN)를 동작시키고, 또한 상기 동기 리셋 신호(SRT)가 동기 신호 입력 단자(STIN)를 통하여 입력되면 강제적으로 상기 타이머(921_S1-921_SN)를 미리 정해진 특정 시간으로 리셋시킨다. 따라서, 외부에서 전기적 노이즈가 발생한다고 해도 상기 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)의 타이머(921_M) 및 상기 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1~900_SN) 의 타이머(921_S1-921_SN)는 항상 동일한 시간으로 동기되어 동작한다. 이밖에도 상기 MCU(920_S1-920_SN)는 배터리의 정보를 측정하기 위하여 동기 시작 신호(ST)에 동기 되도록 제어 신호, 예를 들어 전압 제어 신호(SV1-SVN)를 각각 생성하여 센싱부(910_S1-910_SN)로 전달한다. 그리고, MCU(920_S1-920_SN)는 각 센싱부(910_S1-910_SN)로부터 측정된 배터리 셀의 셀전압(V1-VN)을 데이터 출력 단자(DOUT)를 통하여 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)의 MCU(920_M)로 전달한다.
여기서, 상기 스위치(SW21-SW2N)는 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1~900_SN)으로 인식될 수 있도록 그 값이 설정될 수 있으며, 사용자의 설정에 따라 다른 값을 가질 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 스위치(SW1, SW21-SW2N)를 이용하여 마스터 배터리 관리 시스템 및 슬레이브 배터리 관리 시스템을 구별하였으나 식별자를 이용하여서도 마스터 배터리 관리 시스템 및 슬레이브 배터리 관리 시스템을 구별할 수 있다.
한편, 상기 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1~900_SN)은 동기 확인 신호 출력 단자(CKOUT)를 통하여 동기 확인 신호(CK1-CKN)를 출력한다. 이때, 상기 동기 확인 신호(CK1-CKN)는 상기 MCU(920_S1-920_SN)에서 출력하는 배터리 전압 제어 신호(SV1-SVN)일 수 있다. 이와 같이 하여 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)은 상기 배터리 전압 제어 신호(SV1-SVN)인 동기 확인 신호(CK1-CKN)를 통하여, 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1~900_SN)의 타이머(921_S1~921_SN)가 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)이 타이머(921_M)와 동기되었는지 아닌지를 판단할 수 있다. 상기 배터리 전압 제어 신호(SV1-SVN)은 아래에서 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 배터리 관리 시스템 중에서 센싱부를 구체적으로 도시한 블록도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 센싱부(910_M, 910_S1-910_SN)는 MCU(920_M, 920_S1-920_SN)로부터 전달된 제어 신호(SV, SV1-SVN)에 따라 배터리의 정보를 측정하여 MCU(920_M, 920_S1-920_SN)로 다시 전달한다. 구체적으로 상기 센싱부(910_M, 910_S1-910_SN)는 각각 전압 검출부(911_M, 911_S1-911_SN) 및 A/D 컨버터(912_M, 912_S1-912_SN)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 센싱부(910_M, 910_S1-910_SN)의 동작은 모두 동일하므로, 일례로 센싱부(910_S1-910_SN)의 동작을 설명한다.
상기 전압 검출부(911_S1-911_SN)는 각 MCU(920_S1-920_SN)로부터 전압 제어 신호(SV1-SVN)를 전달받는다. 상기 전압 검출부(911_S1-911_SN)는 전압 제어 신호(SV1-SVN)에 따라 배터리 셀의 셀 전압(V1-VN)을 측정하여 A/D 컨버터(912_S1-912_SN)로 전달한다.
상기 A/D 컨버터(912_S1-912_SN)는 아날로그로 전달되는 배터리 셀의 셀전압(V1-VN)을 디지털 데이터로 변환하여 MCU(920_S1-920_SN)로 전달한다.
도 5는 본 발명에 따른 배터리 관리 시스템 중에서 전압 검출부를 구체적으로 도시한 블록도이다.
여기서, 센싱부(910_M, 910_S1-910_SN)의 전압 검출부(911_M, 911_S1- 911_SN)의 구성은 모두 동일하므로, 일례로 전압 검출부(911_S1)를 이용하여 그 구성 및 동작에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 5에 도시한 바와 같이 전압 검출부(911_S1)는 복수의 셀릴레이(SR21-SR40), 릴레이(RL3, RL4) 및 커패시터(C2)를 포함한다. 본 발명에 따른 전압 검출부(911_S1)로 전달되는 전압 제어 신호(SV1)에는 복수의 셀릴레이(SR21-SR40)를 제어하기 위한 셀릴레이 제어 신호(SSR21-SSR40)및 릴레이(RL3, RL4)를 제어하기 위한 릴레이 제어 신호(SRL3,SRL4)를 포함한다. 셀릴레이(SR21-SR40)는 셀릴레이 제어 신호(SSR21-SSR40)가 하이 레벨 일 때 턴온되며, 로우 레벨 일 때 턴오프된다. 릴레이(RL3, RL4)는 각 릴레이 제어 신호(SRL3,SRL4)가 하이 레벨 일 때 각각 턴온되며, 로우 레벨 일 때 각각 턴오프된다. 그리고, 배터리의 셀의 수를 40개로 제한하여 셀릴레이(SR1-SR40)의 수가 40개로 제한되었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 배터리를 구성하는 총 배터리 셀의 개수에 따라 셀릴레이의 수는 조절될 수 있다. 물론, 이에 따라 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1-900_SN)의 개수도 조절될 수 있다.
상기 복수의 셀릴레이(SR21-SR40) 각각은 배터리(100)의 복수의 셀(CELL21-CELL40) 각각의 양의 단자 및 음의 단자에 연결되어 있다. 복수의 셀릴레이(SR21-SR40)는 셀릴레이 제어 신호(SSR21-SSR40)에 따라 턴온 및 턴오프를 결정하여 복수의 셀(CELL21-CELL40)의 각 전압을 릴레이(RL3)로 전달한다. 그러면, 릴레이(RL3)는 릴레이 제어 신호(SRL3)에 따라 턴온 및 턴오프를 결정하여 복수의 셀릴레이(SR21-SR40)로부터 각각 전달되는 배터리의 셀전압을 전달받아 커패시터(C2)로 전달한다. 복수의 셀릴레이(SR21-SR40)는 복수의 셀릴레이 제어 신호(SSR21-SSR40)에 따라 턴온 또는 턴오프된다. 턴온된 셀릴레이(SR21-SR40)를 통해 복수의 셀(CELL21-CELL40) 중 턴온된 셀릴레이에 대응하는 배터리 셀의 셀전압이 턴온된 릴레이(RL21)를 통해 커패시터(C2)로 전달된다. 셀릴레이 제어 신호(SSR21-SSR40)에 의해 턴온된 셀릴레이 및 릴레이 제어 신호(SRL3)에 의해 턴온된 릴레이(RL3)를 통해 배터리의 복수의 배터리 셀 중 대응하는 배터리 셀과 커패시터(C2)가 전기적으로 연결된다. 그러면, 턴온된 셀릴레이 및 릴레이(RL3)를 포함하는 경로를 통해 배터리 셀의 셀전압에 대응하는 검출 전압이 커패시터(C2)에 저장된다. 커패시터(C2)에 배터리 셀의 셀전압에 대응하는 검출 전압이 충전된 후, 소정의 지연 시간 뒤에 릴레이(RL4)는 릴레이 제어 신호(SRL4)에 따라 턴온되어 커패시터(C2)에 저장된 전압을 A/D 컨버터(912_S1)로 전달한다.
여기서, 상술한 바와 같이 배터리 전압 제어 신호(SV1-SVN)중 상기 셀릴레이 제어 신호(SSR21-SSR40) 또는 릴레이 제어 신호(SRL3, SRL4)가 동기 확인 신호(CK1-CKN)로 이용될 수 있다.
따라서, 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)은 예를 들어 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)의 셀릴레이 제어 신호(SSR1)와 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1)의 셀릴레이 제어 신호(SSR21)가 동일한 위상을 가지며 입력되면 마스터 배터리 관리 시스템(900_M) 및 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1-900_SN)이 정확히 동기화되었다고 판단할 수 있다. 그러나 셀릴레이 제어 신호(SSR1)와 셀릴레이 제어 신호(SSR21)가 동일한 위상을 갖지 않거나 또는 적어도 어느 하나의 셀릴 레이 제어 신호가 입력되지 않는다면, 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)은 시스템 결함 상태로 판단한다.
도 6은 본 발명에 따른 배터리 관리 시스템의 구동 파형을 도시한 파형도이다.
여기서, 본 발명에 따른 배터리 관리 시스템은 하나의 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)과 하나의 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1)으로 이루어진 것으로 가정한다. 또한, 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)은 각 배터리 셀(CELL1-CELL20)에 저장된 배터리 셀의 셀전압(V)을 측정하는 동시에 배터리의 전류(I)를 측정하고, 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1)은 각 배터리 셀(CELL21-CELL40)에 저장된 배터리 셀의 셀전압(V1)을 측정하는 동작을 수행한다.
기본적으로, 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)은 자체적으로 준비된 타이머(921_M)로부터의 클럭 주파수(CLK_M)에 동기되어 동작하고, 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1) 역시 자체적으로 준비된 타이머(921_S1)로부터의 클럭 주파수(CLK_S1)에 동기되어 동작한다.
상기 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)의 MCU(920_M)는 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1)으로부터 액티브 하이 레벨의 레디 신호를 전달받는다. 그러면, MCU(920_M)는 하이 레벨의 레디 신호를 참조하여 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1)이 파워 온된 것으로 판단한다. 또한, MCU(920_M)는 동기 시작 신호(ST)를 생성하는 동시에 타이머(921_M)를 동작시켜 클럭 주파수(CLK_M)가 출력되도록 한다. 상기 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)은 내부적으로 준비된 타이머(921_M)에 의한 클럭 주파수(CLK_M)에 동기되어 배터리 셀의 셀전압(V)을 측정한다. 또한, 동시에 상기 MCU(920_M)는 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1)의 MCU(920_S1)로 동기 시작 신호(ST)를 전달한다. 그러면, 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1)의 MCU(920_S1)는 자체적으로 준비된 타이머(921_S1)를 동작시켜 클럭 주파수(CLK_S)가 출력되도록 한다. 더불어, 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1)은 상기 타이머(921_S1)에 의한 클럭 주파수(CLK_S1)에 동기되어 배터리 셀의 셀전압(V1)을 측정한다. 이때, 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)의 MCU(920_M)는 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1)에서 배터리 셀의 셀전압(V1)을 측정하는 시점에 동기시켜 배터리의 전류(I)를 측정한다.
구체적으로 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)은 클럭 주파수(CLK_M)에 동기하여 배터리 셀(CELL1-CELL20)의 전압이 측정될 수 있도록 전압 제어 신호(SV)를 생성하여 센싱부(910_M)의 전압 검출부(911_M)로 전달한다. 그러면, 전압 검출부(911_M)는 셀릴레이(SR1-SR20)를 순차적으로 턴온하여 배터리의 셀전압을 측정한다.
먼저, 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)에서 배터리 셀(CELL1)에 저장된 배터리의 셀전압(V)을 측정하기 위하여, 전압 검출부(911_M)의 셀릴레이(SR1)에 하이 레벨의 셀릴레이 제어 신호(SSR1)가 클럭 주파수(CLK_M)에 동기되어 전달되고 릴레이(RL1)에 하이 레벨의 릴레이 제어 신호(SRL1)가 클럭 주파수(CLK_M)에 동기되어 전달되면, 배터리 셀(CELL1)에 저장된 배터리의 셀전압(V)은 셀릴레이(SR1) 및 릴 레이(RL1)를 통하여 커패시터(C1)에 저장된다.
릴레이(RL1)를 턴오프시키기 위한 로우 레벨의 릴레이 제어 신호(SRL1)가 전달되는 시점(T11)으로부터 소정의 지연 신간 후에 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)의 MCU(920_M)는 릴레이(RL2)에 하이 레벨의 릴레이 제어 신호(SRL2)를 전달하여 릴레이(RL2)를 턴온시키다. 릴레이(RL2)가 완전히 턴온되는 시점(T21)에서, 센싱부(910_M)의 전압 검출부(911_M)는 커패시터(C1)에 저장된 배터리의 셀전압(V)에 대응하는 검출 전압을 측정하여 A/D 컨버터(912_M)로 전달한다. A/D 컨버터(912_M)는 아날로그로 전달되는 배터리의 셀전압(V)을 디지털로 변환하여 MCU(920_M)로 전달한다.
이와 동시에 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1)에서도 클럭 주파수(CLK_S)에 동기하여 배터리 셀(CELL21-CELL40)의 전압이 측정될 수 있도록 전압 제어 신호(SV1)를 생성하여 센싱부(910_S1)의 전압 검출부(911_S1)로 전달한다. 그러면, 전압 검출부(911_S1)는 셀릴레이(SR21-SR40)를 순차적으로 턴온하여 배터리 셀의 셀전압을 측정한다.
먼저, 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1)에서 배터리 셀(CELL21)에 저장된 배터리의 셀전압(V)을 측정하기 위하여, 전압 검출부(911_S1)의 셀릴레이(SR21)에 하이 레벨의 셀릴레이 제어 신호(SSR21)가 클럭 주파수(CLK_S)에 동기되어 전달되고, 릴레이(RL3)에 하이 레벨의 릴레이 제어 신호(SRL3)가 클럭 주파수(CLK_S)에 동기되어 전달되면, 배터리 셀(CELL21)에 저장된 배터리의 셀전압(V1)은 셀릴레이(SR21) 및 릴레이(RL3)를 통하여 커패시터(C2)에 저장된다.
릴레이(RL3)를 턴오프시키기 위한 로우 레벨의 릴레이 제어 신호(SRL3)가 전달되는 시점(T11)에서 소정의 지연 시간 후에 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1)의 MCU(920_S1)는 릴레이(RL4)에 하이 레벨의 릴레이 제어 신호(SRL4)를 전달하여 릴레이(RL4)를 턴온시킨다. 릴레이(RL4)가 완전히 턴온되는 시점(T21)에서, 센싱부(910_S1)의 전압 검출부(911_S1)는 커패시터(C2)에 저장된 배터리 셀의 셀전압(V1)에 대응하는 검출 전압을 측정하여 A/D 컨버터(912_S1)로 전달한다. A/D 컨버터(912_S1)는 아날로그로 전달되는 배터리 셀의 셀전압(V1)을 디지털로 변환하여 MCU(920_S1)로 전달한다. 그러면, MCU(920_S1)는 변환된 배터리의 셀전압(V1)에 대응하는 검출 전압을 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)의 MCU(920_M)로 전달한다.
여기서, 상기 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)의 MCU(920_M)는 전압 검출부(911_M,911_S1)에서 측정하려는 배터리 셀의 셀전압이 각각 커패시터(C1, C2)에 저장이 완료되는 시점(T11)에서 전류 센서(200)를 제어하기 위한 전류 제어 신호(SI)를 전달하여 배터리의 전류(I)를 측정한다. 시점(T11)에서 로우 레벨의 릴레이 제어 신호(SRL1,SRL3)가 릴레이(RL1, RL3) 각각에 전달되어 릴레이(RL1, RL3)는 턴오프된다. 그리고, MCU(920_M)는 배터리의 전류(I)와 배터리의 셀전압(V,V1)을 이용하여 배터리의 SOC 및 SOH를 추정한다.
한편, 상기 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1)의 MCU(920_S1)에 의한 전압 제어 신호 (SV1) 즉, 셀릴레이 제어 신호(SSR21), 릴레이 제어 신호(SRL3) 또는 릴레이 제어 신호(SRL4) 중에서 어느 하나가 동기 확인 신호(CK1)로서 상기 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)에 전달된다. 따라서, 상기 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)은 상기 동기 확인 신호(CK1)를 기초로 하여 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)의 타이머와 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1)의 타이머가 동기되어 동작하는지를 확인할 수 있다.
더불어, 상기와 같은 순서로 마스터 배터리 관리 시스템(900_M) 및 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1)의 각 MCU(920_M,920_S1)는 각 클럭 주파수(CLK_M, CLK_S)에 각각 동기되어 배터리 셀(CELL1-CELL20) 및 배터리 셀(CELL21-CELL40)에 저장된 배터리의 셀전압(V,V1)을 순차적으로 측정한다. 즉, 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)에서 클럭 주파수(CLK_M)에 따라 배터리 셀(CELL1)에 저장된 배터리의 셀전압(V)을 측정하는 동안에 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1)에서도 클럭 주파수(CLK_S)에 따라 배터리 셀(CELL21)에 저장된 배터리의 셀전압(V1)을 측정한다. 이와 같은 방법으로, 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)은 클럭 주파수(CLK_M)에 따라 배터리 셀(CELL1-CELL20)의 전압을 순차적으로 측정하고, 동시에 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1)은 클럭 주파수(CLK_S)에 따라 배터리 셀(CELL21-CELL40)의 전압을 순차적으로 측정할 수 있다.
한편, 이와 같이 배터리 셀(CELL1-CELL20) 및 배터리 셀(CELL21-CELL40)의 전압(V,V1) 및 배터리의 전류(I)가 모두 측정된 이후에는 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1)에 내장된 타이머(921_S1)와 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)에 내장된 타이머(921_M)가 동기화된다. 좀 더 구체적으로 설명하면 전압 제어 신호(SSR1~SSR20, SSR21~SSR40, SRL1, SRL3, SRL2 및 SRL4 등)가 없는 기간에 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)으로부터 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1)으로 동기 리셋 신호(SRT)가 출력된다. 이를 아래에서 다시 설명한다.
도 7은 본 발명에 따른 배터리 관리 시스템의 구동 파형중 마스터 배터리 관리 시스템에서 슬레이브 배터리 관리 시스템으로 주기적으로 전달되는 동기 리셋 신호 파형을 도시한 파형도이다.
도 7에 도시된 바와 같이 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)은 자체적으로 구비된 타이머(921_M)를 이용하여 클럭 주파수(CLK_M)를 출력하고, 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1) 역시 자체적으로 구비된 타이머(921_S1)를 이용하여 클럭 주파수(CLK_S)를 출력한다. 물론 두 개의 클럭 주파수(CLK_M 및 CLK_S)는 동기 시작 신호(ST)에 의해 출발점이 같지만 시간이 지남에 따라 외부 노이즈 등에 의해 서로 다른 주파수로 변경될 수 있다.
따라서, 본 발명은 상술한 바와 같이 모든 배터리 셀의 전압 및 배터리의 전류 측정이 완료된 이후에 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)이 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1)으로 동기 리셋 신호(SRT)를 출력한다. 그러면, 상기 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1)에 내장된 타이머(921_S1)는 특정 시간 즉, 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)에 내장된 타이머(921_M)와 같은 시간으로 리셋된다. 이에 따라 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)의 타이머(921_M)와 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1~900_SN)의 타이머(921_S1)는 동일한 클럭 주파수를 갖게 된다. 즉, 도 7에서 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1)의 클럭 주파수(CLK_S)는 시간이 지 남에 따라 외부 노이즈에 의해 ΔT만큼 시간 지연될 수 있다. 그러나, 이러한 ΔT는 동기 리셋 신호(SRT)에 의해 제거되고, 결국 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1)의 클럭 주파수(CLK_S)는 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)의 클럭 주파수(CLK_M)와 동기화될 수 있다. 물론, 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)의 클럭 주파수(CLK_M)가 외부 노이즈에 의해 시간 지연될 수 있으나, 어차피 이러한 시간 지연된 클럭 주파수(CLK_M)로 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1)의 클럭 주파수(CLK_S)를 맞추게 되면, 상기 두 개의 클럭 주파수(CLK_M, CLK_S)는 서로 동일하게 동기화된다.
이를 좀더 구체적으로 설명한다. 일례로, 마스터 배터리 관리 시스템(900_M) 및 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1~900_SN)의 각 타이머가 500㎲ 타이머이고, 모든 배터리 셀의 전압 및 전류 감지 사이클이 대략 10ms이며, 모든 배터리 셀의 전압 및 전류 감지는 대략 9ms에서 완료된다고 가정한다.
그러면, 상기 마스터 배터리 관리 시스템(900_M)은 전압 제어 신호가 없는 대략 9.5ms에 동기 리셋 신호(SRT)를 상기 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1)으로 출력한다. 그러면, 상기 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1)은 이전 클럭 주파수(CLK_S)를 강제적으로 9.5ms에 맞춘다. 따라서, 마스터 배터리 관리 시스템(900_M) 및 슬레이브 배터리 관리 시스템(900_S1~900_SN)의 각 타이머는 모두 9.5ms로 동기화된다.
이와 같이 하여, 본 발명은 다수의 배터리 관리 시스템 사이에 동기 시간을 주기적으로 강제적으로 맞춰 줌으로써, 측정값 및 계산값에 대한 데이터 유효성 및 신뢰성을 향상시킨다. 또한, 하드웨어적으로 완벽하게 외부 노이즈를 대처하지 못하여 발생할 수 있는 시간 지연 등을 소프트웨어적으로 보완 및 해결할 수 있게 된다.
도 8은 본 발명에 따른 배터리 관리 시스템의 구동 방법을 도시한 플로우 챠트이다.
우선 본 발명에 따른 배터리 관리 시스템은 상술한 바와 같이 마스터 배터리 관리 시스템과 슬레이브 배터리 관리 시스템을 포함한다. 여기서, 본 발명은 상기 마스터 배터리 관리 시스템을 중심으로 구동 방법을 설명한다. 즉, 아래에 설명되는 동작의 주체는 특별히 다른 설명이 없는한 모두 마스터 배터리 관리 시스템이다. 또한, 본 설명은 방법에 대한 설명이므로 도면 부호는 모두 생략한다.
본 발명에 따른 배터리 관리 시스템의 구동 방법은 레디 신호 판단 단계(S1)와, 동기 시작 신호 출력 단계(S2)와, 동기 리셋 신호 출력 단계(S3)와, 동기 체크 신호 판단 단계(S4)와, 시스템 결함 신호 출력 단계(S5)를 포함한다.
상기 레디 신호 판단 단계(S1)에서는 상기 슬레이브 배터리 관리 시스템으로부터 레디 신호가 입력되었는지 판단한다. 여기서, 상기 슬레이브 배터리 관리 시스템은 내부 전원이 온되었을 경우, 상기와 같은 레디 신호를 마스터 배터리 관리 시스템에 출력한다.
상기 동기 시작 신호 출력 단계(S2)에서는 상기 슬레이브 배터리 관리 시스템으로 동기 시작 신호를 출력한다. 여기서, 상기 마스터 배터리 관리 시스템은 상기 동기 시작 신호를 출력하며 동시에 내부에 구비된 타이머를 동작시킨다. 또한, 상기 슬레이브 배터리 관리 시스템 역시 상기 동기 시작 신호에 의해 내부에 구비된 타이머를 동작시킨다. 물론, 상기 마스터 배터리 관리 시스템 및 슬레이브 배터리 관리 시스템의 각 타이머에서 출력되는 클럭 주파수는 동일한 값을 갖는다. 또한, 상기 마스터 배터리 관리 시스템 및 슬레이브 배터리 관리 시스템의 각 타이머에서 출력되는 클럭 주파수의 시작점은 동일하다.
상기 동기 리셋 신호 출력 단계(S3)에서는 상기 슬레이브 배터리 관리 시스템으로 동기 리셋 신호를 출력한다. 실질적으로 상기 메인 배터리 관리 시스템은 상기 동기 리셋 신호를 주기적으로 출력한다.
한편, 이러한 동기 리셋 신호에 의해 상기 슬레이브 배터리 관리 시스템에 구비된 타이머의 클럭 주파수는 미리 결정된 특정 시간으로 강제적으로 리셋된다. 여기서, 미리 결정된 특정 시간이란 마스터 배터리 관리 시스템의 타이머와 슬레이브 배터리 관리 시스템의 타이머에 의한 클럭 주파수가 동일 위상이 되도록 하는 시간을 의미한다. 예를 들어, 마스터 배터리 관리 시스템의 타이머에 의한 클럭 주파수 시점이 9.5ms 라면, 상기 슬레이브 배터리 관리 시스템의 타이머에 의한 클럭 주파수 시점 역시 9.5ms로 강제적으로 홀딩하거나 끌어 당겨서 맞추는 것이다. 여 기서, 상기와 같은 동기 리셋 신호 출력 단계는 배터리 셀의 전압, 전류 및 온도 센싱에 방해를 주지 않기 위해, 이러한 센싱 동작이 없는 시간에 수행된다.
상기 동기 체크 신호 판단 단계(S4)는 상기 슬레이브 배터리 관리 시스템으로부터 동기 체크 신호가 입력되었는지 판단한다. 여기서, 상기 동기 체크 신호는 배터리 전압을 감지하기 위한 배터리 전압 제어 신호중 어느 하나일 수 있다. 즉, 상기 슬레이브 배터리 관리 시스템은 대응되는 배터리 셀의 전압을 감지하기 위해 전압 제어 신호를 출력하는데, 이러한 전압 제어 신호를 동기 체크 신호로 이용한 것이다. 여기서, 모든 슬레이브 배터리 관리 시스템으로부터 동기 체크 신호가 입력되었고, 또한 이러한 동기 체크 신호의 위상이 마스터 배터리 관리 시스템이 갖는 전압 제어 신호와 동일한 위상을 갖는다면, 상기 마스터 배터리 관리 시스템과 상기 슬레이브 배터리 관리 시스템은 정확하게 동기된 것으로 볼 수 있다.
상기 시스템 결함 신호 출력 단계(S5)에서는 상기 슬레이브 배터리 관리 시스템으로부터 동기 체크 신호가 입력되지 않거나, 또는 입력된 동기 체크 신호가 마스터 배터리 관리 시스템이 갖는 위상과 다르다면 시스템 결함 신호를 출력한다. 일례, 이러한 시스템 결함 신호는 자동차의 MTCU로 전달되거나, 또는 직접 사용자에게 경고하는 디스플레이부를 통해 출력될 수 있다.
이와 같이 하여 본 발명은 마스터 배터리 관리 시스템으로부터 슬레이브 배 터리 관리 시스템으로 주기적으로 동기 리셋 신호가 출력됨으로써, 마스터 배터리 관리 시스템과 슬레이브 배터리 관리 시스템의 동기 시간이 강제적으로 맞춰진다. 따라서, 측정되는 배터리 셀의 전압, 전류 및 온도 등의 측정값 및 이에 대한 계산값에 대한 데이터 유효성 및 신뢰성이 향상된다. 더불어, 본 발명은 하드웨어적으로뿐만 아니라 소프트웨어적으로 각 타이머의 시간 지연 현상을 방지함으로써, 더욱 우수한 배터리 관리 시스템을 구현한다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 배터리 관리 시스템 및 그 구동 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 배터리 관리 시스템 및 그 주변 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 배터리 관리 시스템 중에서 마스터 배터리 관리 시스템의 구성을 상세히 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 배터리 관리 시스템 중에서 마스터 배터리 관리 시스템과 슬레이브 배터리 관리 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 배터리 관리 시스템 중에서 센싱부를 구체적으로 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명에 따른 배터리 관리 시스템 중에서 전압 검출부를 구체적으로 도시한 블록도이다.
도 6은 본 발명에 따른 배터리 관리 시스템의 구동 파형을 도시한 파형도이다.
도 7은 본 발명에 따른 배터리 관리 시스템의 구동 파형 중에서 마스터 배터리 관리 시스템에서 슬레이브 배터리 관리 시스템으로 주기적으로 전달되는 동기 리셋 신호 파형을 도시한 파형도이다.
도 8은 본 발명에 따른 배터리 관리 시스템의 구동 방법을 도시한 플로우 챠트이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100; 배터리 200; 전류 센서
300; 냉각팬 400; 퓨즈
500; 마스터 스위치 600; MTCU
700; 인버터 800; 모터 제너레이터
900; 배터리 관리 시스템 900_M; 마스터 배터리 관리 시스템
900_S1~900_SN; 슬레이브 배터리 관리 시스템

Claims (17)

  1. 전원이 인가되면 레디 신호를 출력하는 적어도 하나의 슬레이브 배터리 관리 시스템; 및,
    상기 레디 신호를 입력받으면 동기 시작 신호를 출력하는 마스터 배터리 관리 시스템을 포함하고,
    상기 마스터 배터리 관리 시스템은 상기 슬레이브 배터리 관리 시스템에 주기적으로 동기 리셋 신호를 출력함을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스터 배터리 관리 시스템은
    상기 레디 신호를 입력받으면 동작되는 내부 타이머를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스터 배터리 관리 시스템은
    상기 레디 신호가 입력되는 엔드 게이트를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬레이브 배터리 관리 시스템은
    상기 동기 시작 신호를 입력받으면 동작되는 내부 타이머를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬레이브 배터리 관리 시스템은
    상기 동기 리셋 신호를 입력받으면 자신의 내부 타이머를 미리 정해진 특정 시간으로 리셋시킴을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬레이브 배터리 관리 시스템은
    동기 체크 신호를 상기 마스터 배터리 관리 시스템에 출력함을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 동기 체크 신호는 배터리 전압을 감지하기 위한 배터리 전압 제어 신호인 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 마스터 배터리 관리 시스템은 상기 동기 체크 신호가 입력되지 않으면 시스템 결함 신호를 출력함을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 마스터 배터리 관리 시스템은
    상기 동기 체크 신호가 입력되는 엔드 게이트를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  10. 마스터 배터리 관리 시스템과 슬레이브 배터리 관리 시스템으로 이루어진 배터리 관리 시스템의 구동 방법에 있어서,
    상기 마스터 배터리 관리 시스템은
    상기 슬레이브 배터리 관리 시스템으로부터 레디 신호가 입력되었는지 판단하는 레디 신호 판단 단계;
    상기 레디 신호가 입력되면, 상기 슬레이브 배터리 관리 시스템에 동기 시작 신호를 출력하는 동기 시작 신호 출력 단계; 및,
    상기 슬레이브 배터리 관리 시스템에 주기적으로 동기 리셋 신호를 출력하는 동기 리셋 신호 출력 단계를 포함하여 구동됨을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템의 구동 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 동기 시작 신호 출력 단계에서는
    상기 동기 시작 신호의 출력과 함께 자신의 내부 타이머도 동작시킴을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템의 구동 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 동기 시작 신호 출력 단계는
    모든 슬레이브 배터리 관리 시스템으로부터 레디 신호가 입력되면 수행됨을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템의 구동 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 동기 시작 신호 출력 단계 이후에는
    상기 슬레이브 배터리 관리 시스템이 자신의 내부 타이머를 동작시킴을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템의 구동 방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 동기 리셋 신호 출력 단계 이후에는
    상기 슬레이브 배터리 관리 시스템이 자신의 내부 타이머를 미리 정해진 특정 시간으로 강제 리셋시킴을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템의 구동 방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 동기 시작 신호 출력 단계 또는 상기 동기 리셋 신호 출력 단계 이후에 는
    상기 슬레이브 배터리 관리 시스템으로부터 동기 체크 신호가 입력되었는지 판단하는 동기 체크 신호 판단 단계를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템의 구동 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 동기 체크 신호 판단 단계에서 이용된 동기 체크 신호는 배터리 전압을 감지하기 위한 배터리 전압 제어 신호인 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템의 구동 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 동기 체크 신호 판단 단계 이후에는
    적어도 하나의 상기 동기 체크 신호가 입력되지 않으면 시스템 결함 신호를 출력하는 시스템 결함 신호 출력 단계를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템의 구동 방법.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013125850A1 (ko) * 2012-02-20 2013-08-29 주식회사 엘지화학 멀티 bms에 대한 식별자 할당 시스템 및 방법
US9236735B2 (en) 2012-07-25 2016-01-12 Hyundai Mobis Co., Ltd. Distributed battery management system and method for distributed battery management
US11984750B2 (en) 2019-06-18 2024-05-14 Lg Energy Solution, Ltd. Battery management system and battery management method

Families Citing this family (52)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001027971A (ja) * 1999-07-15 2001-01-30 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> ディジタルデータ記憶装置
KR100995075B1 (ko) * 2008-08-26 2010-11-18 삼성에스디아이 주식회사 배터리 관리 시스템 및 그 구동 방법
KR101360825B1 (ko) * 2009-12-21 2014-02-10 에스케이이노베이션 주식회사 하이브리드 차량용 고전압 배터리 관리 장치
US8659261B2 (en) * 2010-07-14 2014-02-25 Sinoelectric Powertrain Corporation Battery pack enumeration method
CN102623760A (zh) * 2011-01-26 2012-08-01 上海樟村电子有限公司 一种电池管理系统
US9885757B2 (en) * 2011-04-01 2018-02-06 Atieva, Inc. Method and apparatus for determining the state-of-charge of a battery
WO2012144674A1 (ko) * 2011-04-22 2012-10-26 Sk 이노베이션 주식회사 착탈 가능한 배터리 모듈, 이를 이용한 배터리 스트링을 위한 전하 균일 방법 및 장치
WO2012165858A2 (ko) * 2011-05-31 2012-12-06 주식회사 엘지화학 전력 저장 장치, 이를 이용한 전력 저장 시스템 및 전력 저장 시스템의 구성 방법
KR101255248B1 (ko) * 2011-07-04 2013-04-16 로베르트 보쉬 게엠베하 배터리 관리 시스템 및 이의 제어 방법
KR20130061814A (ko) * 2011-12-02 2013-06-12 삼성에스디아이 주식회사 배터리 전압 측정회로 및 이를 구비한 전력 저장 시스템
US9300140B2 (en) * 2012-06-28 2016-03-29 General Electric Company System and method for design and optimization of grid connected photovoltaic power plant with multiple photovoltaic module technologies
KR101926196B1 (ko) * 2012-07-09 2018-12-06 에스케이이노베이션 주식회사 병렬 팩 배터리 시스템의 장애 관리 장치 및 그 방법
US9300016B2 (en) 2012-09-14 2016-03-29 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery system and energy storage system
KR101658863B1 (ko) * 2013-10-07 2016-09-22 주식회사 엘지화학 오작동 방지 알고리즘을 포함하는 배터리 관리 장치 및 방법
KR101640888B1 (ko) * 2013-10-16 2016-07-19 주식회사 엘지화학 동기화된 유닛들 가진 통신 시스템 및 그 유닛들의 동기화 방법
US9217781B2 (en) * 2014-01-16 2015-12-22 Ford Global Technologies, Llc Time synchronization between battery controller modules for parameter measurements
US9079505B1 (en) 2014-02-25 2015-07-14 Elwah LLC System and method for management of a fleet of vehicles having an energy storage system
US9878631B2 (en) 2014-02-25 2018-01-30 Elwha Llc System and method for predictive control of an energy storage system for a vehicle
US9056556B1 (en) 2014-02-25 2015-06-16 Elwha Llc System and method for configuration and management of an energy storage system for a vehicle
KR101754948B1 (ko) * 2014-10-07 2017-07-06 주식회사 엘지화학 배터리 관리 모듈의 통신 id 할당 방법 및 시스템
KR101584261B1 (ko) * 2014-11-17 2016-01-21 현대오트론 주식회사 배터리 관리 시스템 및 방법
KR102299448B1 (ko) * 2014-11-24 2021-09-08 현대모비스 주식회사 배터리 브리지에 장착되는 배터리 센서 및 이를 이용한 전압 센싱 방법
KR102337489B1 (ko) * 2015-01-08 2021-12-09 삼성에스디아이 주식회사 전기차량의 배터리 soh 추정 시스템
KR101863700B1 (ko) * 2015-02-24 2018-06-01 주식회사 엘지화학 배터리 관리 장치
KR101779655B1 (ko) * 2015-02-26 2017-09-18 엘에스산전 주식회사 에너지 저장 시스템의 동기화 방법
KR101739181B1 (ko) * 2015-04-27 2017-05-23 엘에스산전 주식회사 에너지 저장 시스템
CN105044607B (zh) * 2015-07-01 2018-06-26 中国电力科学研究院 一种电池模组多通道同步检测装置
CN105226759A (zh) * 2015-10-28 2016-01-06 北京新能源汽车股份有限公司 电池管理系统的同步采样方法和采样系统
DE102015224067A1 (de) * 2015-12-02 2017-06-08 Borgward Trademark Holdings Gmbh Batteriemanagementsystem, Fahrzeug damit und Verfahren zur Batterierelais-Steuerung
US10003214B2 (en) 2016-03-21 2018-06-19 General Electric Company Battery management system
CN107230809B (zh) * 2016-03-24 2020-02-14 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池包充电保护方法、对应的电池包和电池包充电设备
US10505374B2 (en) * 2016-05-31 2019-12-10 Infineon Technologies Ag Power balancing communication for battery management
JP2019101480A (ja) * 2017-11-28 2019-06-24 オムロン株式会社 制御装置および制御方法
CN108215907B (zh) * 2018-01-09 2021-09-28 联合汽车电子有限公司 电池管理系统及方法
WO2019175736A1 (en) * 2018-03-12 2019-09-19 Dinesh Jaisinghani Battery network system
JP7307585B2 (ja) * 2019-04-26 2023-07-12 リオン株式会社 時刻同期計測システム
KR102668470B1 (ko) 2019-08-08 2024-05-24 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 관리 시스템 및 배터리 팩
US12224603B2 (en) 2020-06-02 2025-02-11 Inventus Power, Inc. Mode-based disabling of communication bus of a battery management system
US11594892B2 (en) 2020-06-02 2023-02-28 Inventus Power, Inc. Battery pack with series or parallel identification signal
US11489343B2 (en) 2020-06-02 2022-11-01 Inventus Power, Inc. Hardware short circuit protection in a large battery pack
US12301031B1 (en) 2020-06-02 2025-05-13 Inventus Power, Inc. Large-format battery management systems with gateway PCBA
US11245268B1 (en) 2020-07-24 2022-02-08 Inventus Power, Inc. Mode-based disabling of communiction bus of a battery management system
WO2021243550A1 (en) 2020-06-02 2021-12-09 Inventus Power, Inc. Large-format battery management system
US11552479B2 (en) 2020-06-02 2023-01-10 Inventus Power, Inc. Battery charge balancing circuit for series connections
US11476677B2 (en) 2020-06-02 2022-10-18 Inventus Power, Inc. Battery pack charge cell balancing
US11588334B2 (en) 2020-06-02 2023-02-21 Inventus Power, Inc. Broadcast of discharge current based on state-of-health imbalance between battery packs
US11411407B1 (en) 2021-02-24 2022-08-09 Inventus Power, Inc. Large-format battery management systems with gateway PCBA
US11509144B2 (en) 2020-06-02 2022-11-22 Inventus Power, Inc. Large-format battery management system with in-rush current protection for master-slave battery packs
US11404885B1 (en) 2021-02-24 2022-08-02 Inventus Power, Inc. Large-format battery management systems with gateway PCBA
KR102831600B1 (ko) * 2020-07-10 2025-07-07 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 관리 장치 및 방법
KR20220057368A (ko) * 2020-10-29 2022-05-09 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 관리 장치 및 방법, 배터리 관리 시스템
WO2022186373A1 (ja) * 2021-03-05 2022-09-09 ヌヴォトンテクノロジージャパン株式会社 電圧測定装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060073525A (ko) * 2004-12-24 2006-06-28 주식회사 엘지화학 리튬 이온 전지의 전압 밸런싱 제어 시스템과 그 방법
KR100626896B1 (ko) 1999-01-27 2006-09-20 텔레폰악티에볼라겟엘엠에릭슨(펍) 배터리의 통신 수단을 전자 장치의 통신 수단에동기화하는 방법, 장치 및 배터리
JP2008048027A (ja) 2006-08-11 2008-02-28 Osasi Technos Inc ネットワークシステム
JP2008099538A (ja) 2006-10-10 2008-04-24 Hyundai Motor Co Ltd 自動車バッテリー管理システム

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62128234A (ja) * 1985-11-28 1987-06-10 Fujitsu Ltd 時分割方向制御伝送方式
JPS6448144A (en) * 1987-08-19 1989-02-22 Fujitsu Ltd Response time monitor system
JPH04185134A (ja) * 1990-11-20 1992-07-02 Konica Corp データ制御装置
JPH04266112A (ja) * 1991-02-20 1992-09-22 Yaskawa Electric Corp マスタスレーブ機器間の電源投入確認方法
JPH0546549A (ja) * 1991-08-08 1993-02-26 Fujitsu Ten Ltd マイクロコンピユータ間同期式シリアル通信方式
US5870025A (en) * 1994-04-26 1999-02-09 Canon Kabushiki Kaisha Power-supply apparatus and its mounting-completion indication method
JP4035913B2 (ja) * 1999-03-18 2008-01-23 株式会社デンソー 組み電池の充電状態検出装置および該装置を用いた車両制御装置
JP3405526B2 (ja) * 1999-04-02 2003-05-12 エヌイーシートーキン栃木株式会社 複数電池パック電源装置
ATE298904T1 (de) * 2000-07-07 2005-07-15 Sun Microsystems Inc Prüfung eines softwarepakets
US6629257B1 (en) * 2000-08-31 2003-09-30 Hewlett-Packard Development Company, L.P. System and method to automatically reset and initialize a clocking subsystem with reset signaling technique
JP3936179B2 (ja) * 2001-11-30 2007-06-27 パナソニック・イーブイ・エナジー株式会社 電池電源装置とその電流検出方法
JP2002374633A (ja) * 2001-06-14 2002-12-26 Osaka Gas Co Ltd 蓄電装置
JP2003017134A (ja) * 2001-06-27 2003-01-17 Osaka Gas Co Ltd 蓄電装置の管理システム
WO2003014554A1 (en) * 2001-08-08 2003-02-20 Hitachi, Ltd. Device for controlling throttle valve
US6768286B2 (en) * 2002-08-20 2004-07-27 Lsi Logic Corporation Battery charger system and method for providing detailed battery status and charging method information about multiple batteries
US7085948B2 (en) * 2003-04-24 2006-08-01 International Business Machines Corporation Method, apparatus, and computer program product for implementing time synchronization correction in computer systems
JP4241343B2 (ja) * 2003-11-26 2009-03-18 富士電機システムズ株式会社 送信タイミング決定方法、バス使用権の調停方法、ネットワークシステム、プログラム
JP4096951B2 (ja) * 2005-03-28 2008-06-04 松下電工株式会社 電気機器
US7536194B2 (en) 2005-09-30 2009-05-19 Robert Bosch Gmbh Method and system for providing an energy efficient exchange of information in wireless networks
JP4435258B2 (ja) * 2005-10-21 2010-03-17 エルジー・ケム・リミテッド マルチ電池パックシステム及び制御方法、電池パック
KR100991084B1 (ko) 2005-12-15 2010-10-29 주식회사 엘지화학 멀티 전지 팩 시스템 및 그 제어방법, 및 이를 이용한 전지팩
US8122275B2 (en) * 2006-08-24 2012-02-21 Altera Corporation Write-leveling implementation in programmable logic devices
JP4919489B2 (ja) * 2007-01-17 2012-04-18 パナソニック株式会社 通過管理システム
JP2008245271A (ja) * 2007-03-01 2008-10-09 Yaskawa Electric Corp Ｉｅｅｅ１３９４同期通信システムおよび同期通信方法
JP4722067B2 (ja) 2007-03-06 2011-07-13 日立ビークルエナジー株式会社 蓄電装置，蓄電池管理制御装置及びモータ駆動装置
US7619449B2 (en) * 2007-06-07 2009-11-17 Micron Technology, Inc. Method and apparatus for synchronous clock distribution to a plurality of destinations

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100626896B1 (ko) 1999-01-27 2006-09-20 텔레폰악티에볼라겟엘엠에릭슨(펍) 배터리의 통신 수단을 전자 장치의 통신 수단에동기화하는 방법, 장치 및 배터리
KR20060073525A (ko) * 2004-12-24 2006-06-28 주식회사 엘지화학 리튬 이온 전지의 전압 밸런싱 제어 시스템과 그 방법
JP2008048027A (ja) 2006-08-11 2008-02-28 Osasi Technos Inc ネットワークシステム
JP2008099538A (ja) 2006-10-10 2008-04-24 Hyundai Motor Co Ltd 自動車バッテリー管理システム

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013125850A1 (ko) * 2012-02-20 2013-08-29 주식회사 엘지화학 멀티 bms에 대한 식별자 할당 시스템 및 방법
US8933671B2 (en) 2012-02-20 2015-01-13 Lg Chem, Ltd. System and method for allocating identifier to multi-BMS
US9236735B2 (en) 2012-07-25 2016-01-12 Hyundai Mobis Co., Ltd. Distributed battery management system and method for distributed battery management
US11984750B2 (en) 2019-06-18 2024-05-14 Lg Energy Solution, Ltd. Battery management system and battery management method
US12328025B2 (en) 2019-06-18 2025-06-10 Lg Energy Solution, Ltd. Battery management system

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