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KR102673513B1 - Battery management system and bms control system - Google Patents

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KR102673513B1
KR102673513B1 KR1020190007662A KR20190007662A KR102673513B1 KR 102673513 B1 KR102673513 B1 KR 102673513B1 KR 1020190007662 A KR1020190007662 A KR 1020190007662A KR 20190007662 A KR20190007662 A KR 20190007662A KR 102673513 B1 KR102673513 B1 KR 102673513B1
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voltage
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management system
feedback
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최장혁
전대곤
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

본 발명은 상위 시스템으로부터 수신한 제1 신호에 기초한 전압과 미리 설정된 전압을 비교하는 비교부; 상기 비교부로부터의 출력인 제2 신호에 대응하여 피드백 신호를 출력하는 제어부; 및 상기 피드백 신호를 수신하여 상기 비교부의 상기 상위 시스템으로부터 상기 제1 신호가 입력되는 단자의 전압을 변동시키는 피드백부를 포함하는 배터리 관리 시스템을 포함한다. The present invention includes a comparison unit that compares a voltage based on a first signal received from a higher level system and a preset voltage; a control unit that outputs a feedback signal in response to the second signal output from the comparison unit; and a battery management system including a feedback unit that receives the feedback signal and changes the voltage of a terminal where the first signal is input from the higher system of the comparison unit.

Description

배터리 관리 시스템 및 BMS 제어 시스템{BATTERY MANAGEMENT SYSTEM AND BMS CONTROL SYSTEM}Battery management system and BMS control system {BATTERY MANAGEMENT SYSTEM AND BMS CONTROL SYSTEM}

본 발명은 배터리를 제어하는 배터리 관리 시스템 및 배터리 관리 시스템을 제어하는 BMS 제어 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a battery management system that controls a battery and a BMS control device that controls the battery management system.

최근 이차 전지에 대한 연구 개발이 활발히 이루어지고 있다. 여기서 이차 전지는 충방전이 가능한 전지로서, 종래의 Ni/Cd 전지, Ni/MH 전지 등과 최근의 리튬 이온 전지를 모두 포함하는 의미이다. 이차 전지 중 리튬 이온 전지는 종래의 Ni/Cd 전지, Ni/MH 전지 등에 비하여 에너지 밀도가 훨씬 높다는 장점이 있다, 또한, 리튬 이온 전지는 소형, 경량으로 제작할 수 있어서, 이동 기기의 전원으로 사용된다. 또한, 리튬 이온 전지는 전기 자동차의 전원으로 사용 범위가 확장되어 차세대 에너지 저장 매체로 주목을 받고 있다.Recently, research and development on secondary batteries has been actively conducted. Here, the secondary battery is a battery capable of charging and discharging, and includes both conventional Ni/Cd batteries, Ni/MH batteries, etc., and recent lithium ion batteries. Among secondary batteries, lithium-ion batteries have the advantage of having a much higher energy density than conventional Ni/Cd batteries, Ni/MH batteries, etc. In addition, lithium-ion batteries can be manufactured in a small and lightweight form, so they are used as a power source for mobile devices. . In addition, lithium-ion batteries are attracting attention as a next-generation energy storage medium as their range of use has expanded as a power source for electric vehicles.

또한, 이차 전지는 일반적으로 복수 개의 배터리 셀들이 직렬 및/또는 병렬로 연결된 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩으로 이용된다. 그리고 배터리 팩은 배터리 관리 시스템(BMS, battery management system)에 의하여 상태 및 동작이 관리 및 제어된다.Additionally, secondary batteries are generally used as battery packs that include battery modules in which a plurality of battery cells are connected in series and/or parallel. And the status and operation of the battery pack are managed and controlled by a battery management system (BMS).

배터리 팩이 장착된 장치, 예를 들어 전기 자동차 등의 제어 시스템은 상위 시스템으로서 BMS와 통신하여 BMS를 제어한다. The control system of a device equipped with a battery pack, such as an electric vehicle, communicates with the BMS as a higher-level system and controls the BMS.

그러나, 상위 시스템과 BMS가 단방향으로 통신하는 시스템에서는 BMS가 상위 시스템으로부터 제어 신호를 수신할 수만 있고, BMS가 상위 시스템으로 신호를 전송할 수는 없어 BMS에서 상위 시스템으로부터의 신호를 수신했는지를, 상위 시스템에서 확인할 수 없다는 문제가 있다.However, in a system where the upper system and BMS communicate one-way, the BMS can only receive control signals from the upper system, and the BMS cannot transmit signals to the upper system. Therefore, it is necessary to determine whether the BMS has received a signal from the upper system. There is a problem that the system cannot check it.

본 발명은 단방향 통신 시스템에서 BMS가 상위 시스템으로부터 신호를 수신했는지 여부를 간이한 구성으로 확인할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.The purpose of the present invention is to enable a simple configuration to check whether a BMS has received a signal from a higher level system in a one-way communication system.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템은 상위 시스템으로부터 수신한 제1 신호에 기초한 전압과 미리 설정된 전압을 비교하는 비교부; 상기 비교부로부터의 출력인 제2 신호에 대응하여 피드백 신호를 출력하는 제어부; 및 상기 피드백 신호를 수신하여 상기 비교부의 상기 상위 시스템으로부터 상기 제1 신호가 입력되는 단자의 전압을 변동시키는 피드백부를 포함한다. A battery management system according to an embodiment of the present invention includes a comparison unit that compares a voltage based on a first signal received from a higher level system and a preset voltage; a control unit that outputs a feedback signal in response to the second signal output from the comparison unit; and a feedback unit that receives the feedback signal and changes the voltage of a terminal where the first signal is input from the higher level system of the comparison unit.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템에서, 상기 피드백부는 상기 피드백 신호가 인가되면 스위치 온 상태가 되는 FET 또는 드라이버이다. In the battery management system according to an embodiment of the present invention, the feedback unit is a FET or driver that is switched on when the feedback signal is applied.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템에서, 상기 비교부의 상기 제1 신호가 입력되는 단자는 상기 스위치 온 상태에 의하여 상기 제1 신호가 입력되지 않는 동안의 전압 상태와 상이한 전압 상태가 된다. In the battery management system according to an embodiment of the present invention, the terminal where the first signal of the comparison unit is input is in a voltage state that is different from the voltage state while the first signal is not input due to the switch-on state.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템에서, 상기 배터리 관리 시스템은 상기 상위 시스템으로부터 단방향 통신으로 신호를 수신한다. In the battery management system according to an embodiment of the present invention, the battery management system receives a signal from the upper system through one-way communication.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템에서, 상기 배터리 관리 시스템은 차량용 배터리 관리 시스템으로서, 상기 상위 시스템인 차량 시스템으로부터 차량의 상태에 관한 신호를 상기 비교부에서 수신한다. In the battery management system according to an embodiment of the present invention, the battery management system is a vehicle battery management system, and the comparison unit receives a signal regarding the status of the vehicle from the vehicle system, which is the upper system.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템에서, 상기 제어부는 상기 비교부로부터의 상기 제2 신호의 입력 종료로부터 소정 시간이 경과한 후에 상기 피드백 신호를 상기 피드백부에 인가한다. In the battery management system according to an embodiment of the present invention, the control unit applies the feedback signal to the feedback unit after a predetermined time has elapsed from the end of input of the second signal from the comparison unit.

본 발명의 일 실시예에 따른 BMS 제어 장치로서, 배터리를 제어하기 위한 배터리 관리 시스템으로 PWM 신호를 전송하는 송신부; 및 상기 PWM 신호의 송신으로부터 일정 시간 경과 후, 상기 송신부의 PWM 신호 출력단의 전압이 변동되었음을 감지함으로써 상기 PWM 신호의 BMS 도달 여부를 판단하는 제어부를 포함한다. A BMS control device according to an embodiment of the present invention, comprising: a transmitter that transmits a PWM signal to a battery management system for controlling a battery; and a control unit that determines whether the PWM signal reaches the BMS by detecting a change in the voltage of the PWM signal output terminal of the transmitter after a certain period of time has elapsed from the transmission of the PWM signal.

본 발명의 일 실시예에 따른 BMS 제어 시스템으로서, 상위 시스템으로부터 수신한 제1 신호에 기초한 전압과 미리 설정된 전압을 비교하는 비교부; 상기 비교부로부터의 출력인 제2 신호에 대응하여 피드백 신호를 출력하는 제어부; 및 상기 피드백 신호를 수신하여 상기 비교부의 상기 상위 시스템으로부터 상기 제1 신호가 입력되는 단자의 전압을 변동시키는 피드백부를 포함하는 배터리 관리 시스템; 및 배터리를 제어하기 위한 상기 배터리 관리 시스템으로 상기 제1 신호를 전송하는 송신부와, 상기 제1 신호의 송신으로부터 일정 시간 경과 후, 상기 송신부의 상기 제1 신호 출력단의 전압이 변동되었음을 감지함으로써 상기 제1 신호의 상기 배터리 관리 시스템으로의 도달 여부를 판단하는 제어부를 포함하는 BMS 제어 장치를 포함한다. A BMS control system according to an embodiment of the present invention, comprising: a comparison unit that compares a voltage based on a first signal received from a higher level system and a preset voltage; a control unit that outputs a feedback signal in response to the second signal output from the comparison unit; and a battery management system including a feedback unit that receives the feedback signal and changes the voltage of a terminal where the first signal is input from the higher level system of the comparison unit. and a transmitter that transmits the first signal to the battery management system for controlling the battery, and after a predetermined time has elapsed from transmission of the first signal, the transmitter detects that the voltage of the first signal output terminal of the transmitter has changed. 1. It includes a BMS control device including a control unit that determines whether a signal reaches the battery management system.

본 발명의 일 실시예에 따른 BMS 제어 시스템에서, 상기 피드백부는 상기 피드백 신호가 인가되면 스위치 온 상태가 되는 FET 또는 드라이버이다. In the BMS control system according to an embodiment of the present invention, the feedback unit is a FET or driver that is switched on when the feedback signal is applied.

본 발명의 일 실시예에 따른 BMS 제어 시스템에서, 상기 비교부의 상기 제1 신호가 입력되는 단자는 상기 스위치 온 상태에 의하여 상기 제1 신호가 입력되지 않는 동안의 전압 상태와 상이한 전압 상태가 된다. In the BMS control system according to an embodiment of the present invention, the terminal where the first signal of the comparison unit is input is in a voltage state that is different from the voltage state while the first signal is not input due to the switch-on state.

본 발명의 일 실시예에 따른 BMS 제어 시스템에서, 상기 피드백부에 의하여 상기 제1 신호가 입력되는 단자의 변동된 전압은 상기 스위치 온 상태가 되어 OV가 된다. In the BMS control system according to an embodiment of the present invention, the changed voltage of the terminal where the first signal is input by the feedback unit turns on the switch and becomes OV.

본 발명의 일 실시예에 따른 BMS 제어 시스템에서, 상기 배터리 관리 시스템은 상기 상위 시스템으로부터 단방향 통신으로 신호를 수신한다. In the BMS control system according to an embodiment of the present invention, the battery management system receives a signal through one-way communication from the upper system.

본 발명의 일 실시예에 따른 BMS 제어 시스템에서, 상기 배터리 관리 시스템은 차량용 배터리 관리 시스템으로서, 상기 상위 시스템인 차량 시스템으로부터 차량의 상태에 관한 신호를 상기 비교부에서 수신한다. In the BMS control system according to an embodiment of the present invention, the battery management system is a vehicle battery management system, and the comparison unit receives a signal regarding the status of the vehicle from the vehicle system, which is the upper system.

본 발명의 일 실시예에 따른 BMS 제어 방법으로서, 상위 시스템으로부터 PWM 신호를 수신하는 단계; 비교기에 의하여 상기 수신된 PWM 신호에 기초하여 제어부로 PWM 신호를 출력하는 단계; PWM 신호를 수신한 제어부에 의하여 일정 시간이 경과한 후, 미리 설정된 시간동안 피드백 신호가 피드백부로 출력되는 단계; 및 상기 피드백 신호를 수신한 상기 피드백부에 의하여 상기 미리 설정된 시간 동안 상기 비교부의 상위 시스템으로부터 상기 PWM 신호가 입력되는 단자의 전압을 상기 PWM 신호가 수신되지 않은 상태에서의 전압 상태와는 상이한 전압 상태로 변동시키는 단계를 포함하고, 상기 피드백부는 상기 피즈백 신호가 인가되면 스위치 온 상태가 되는 FET 또는 드라이버이다.A BMS control method according to an embodiment of the present invention, comprising: receiving a PWM signal from a higher level system; outputting a PWM signal to a control unit based on the received PWM signal by a comparator; A step of outputting a feedback signal to the feedback unit for a preset time after a certain period of time has elapsed by the control unit receiving the PWM signal; And the voltage of the terminal where the PWM signal is input from the upper system of the comparison unit is changed by the feedback unit that receives the feedback signal to a voltage state that is different from the voltage state when the PWM signal is not received. It includes the step of changing to , wherein the feedback unit is a FET or driver that is switched on when the feedback signal is applied.

본 발명은 단방향 통신을 하는 배터리 시스템에서, 간이한 구성으로 BMS가 신호를 수신했는지를 확인할 수 있어, BMS 제어를 더욱 효율적으로 할 수 있다. The present invention can check whether the BMS has received a signal with a simple configuration in a battery system that performs one-way communication, making BMS control more efficient.

도 1은 배터리 제어 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 구현예이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템에서의 각 노드에서의 신호 파형이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 방법의 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 단방향 시스템을 가지는 BMS 제어 장치의 신호 확인 방법의 순서도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 구현예이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 하드웨어 구성을 나타내는 블록도이다.
1 is a block diagram showing the configuration of a battery control system.
Figure 2 is a configuration diagram of a battery management system according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is an implementation example of a battery management system according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a signal waveform at each node in the battery management system according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a flowchart of a battery management method according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a flowchart of a signal confirmation method of a BMS control device having a one-way system according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is an implementation example of a battery management system according to another embodiment of the present invention.
Figure 8 is a block diagram showing the hardware configuration of a battery management system according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 다양한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예의 다양한 변경(modification), 균등물(equivalent), 및/또는 대체물(alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.Hereinafter, various embodiments of the present invention are described with reference to the accompanying drawings. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include various modifications, equivalents, and/or alternatives to the embodiments of the present invention. In connection with the description of the drawings, similar reference numbers may be used for similar components.

본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 발명의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.Terms used in this document are merely used to describe specific embodiments and may not be intended to limit the scope of other embodiments. Singular expressions may include plural expressions, unless the context clearly dictates otherwise. All terms used herein, including technical or scientific terms, may have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the technical field of the present invention. Terms defined in commonly used dictionaries can be interpreted as having the same or similar meaning as the meaning they have in the context of related technology, and unless clearly defined in this document, they are not interpreted in an ideal or excessively formal sense. . In some cases, even terms defined in this document cannot be interpreted to exclude embodiments of the present invention.

또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수도 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.Additionally, in describing the components of the embodiment of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, order, or order of the component is not limited by the term. When a component is described as being "connected," "coupled," or "connected" to another component, that component may be directly connected or connected to that other component, but there may be another component between each component. It should be understood that may be “connected,” “combined,” or “connected.”

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩(1)과 상위 시스템에 포함되어 있는 상위 제어기(2)를 포함하는 배터리 제어 시스템을 개략적으로 나타내는 구성도이다.Figure 1 is a configuration diagram schematically showing a battery control system including a battery pack 1 and a higher level controller 2 included in the upper level system according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 배터리팩(1)은 하나의 이상의 배터리셀로 이루어지고, 충방전 가능한 배터리 모듈(10)과, 배터리 모듈(10)의 +단자 측 또는 -단자 측에 직렬로 연결되어 배터리 모듈(10)의 충방전 전류 흐름을 제어하기 위한 스위칭부(22)와, 배터리팩(1)의 전압, 전류, 온도 등을 모니터링하여, 과충전 및 과방전 등을 방지하도록 제어 관리하는 배터리 관리 시스템(20)(이하, BMS(Battery Management System)라고도 한다)을 포함한다. As shown in FIG. 1, the battery pack 1 is composed of one or more battery cells, and is connected in series to a rechargeable battery module 10 and the + terminal side or - terminal side of the battery module 10. A battery that monitors the voltage, current, temperature, etc. of the battery pack 1 and a switching unit 22 to control the charge/discharge current flow of the battery module 10 to control and manage the battery to prevent overcharging and overdischarging. It includes a management system 20 (hereinafter also referred to as BMS (Battery Management System)).

여기서, 스위칭부(22)는 배터리 모듈(10)의 충전 또는 방전에 대한 전류 흐름을 제어하기 위한 반도체 스위칭 소자로서, 예를 들면, 적어도 하나의 MOSFET이 이용될 수 있다. 구체적으로는, 스위칭부(22)에는 충전시 On으로 제어되는 충전용 스위칭 소자(22-1)와 방전시 On으로 제어되는 방전용 스위칭 소자(22-2)가 포함될 수 있다. Here, the switching unit 22 is a semiconductor switching element for controlling the current flow for charging or discharging of the battery module 10, and for example, at least one MOSFET may be used. Specifically, the switching unit 22 may include a charging switching element 22-1 that is controlled to be On when charging and a discharging switching element 22-2 that is controlled to be On when discharging.

또한, BMS(20)는, 배터리팩(1)의 전압, 전류, 온도 등을 모니터링하기 위해서, 반도체 스위칭 소자의 게이트, 소스 및 드레인 등의 전압 및 전류를 측정하거나 계산할 수 있고, 또한, 반도체 스위칭 소자에 인접해서 마련된 전류 센서(24)를 이용하여 배터리팩의 전류를 측정할 수 있다. BMS(20)는 상술한 각종 파라미터를 측정한 값을 입력받는 인터페이스로서, 복수의 단자(T1~T5)와, 이들 단자와 연결되어 입력받은 값들의 처리를 수행하는 회로 등을 포함할 수 있다. In addition, the BMS 20 can measure or calculate the voltage and current of the gate, source, and drain of the semiconductor switching element in order to monitor the voltage, current, and temperature of the battery pack 1, and can also measure and calculate the voltage and current of the semiconductor switching device. The current of the battery pack can be measured using the current sensor 24 provided adjacent to the device. The BMS 20 is an interface that receives measured values of the various parameters described above, and may include a plurality of terminals (T1 to T5) and a circuit connected to these terminals to process the input values.

또한, BMS(20)는, 단자 T6 및 T7을 각 MOSFET의 게이트 단자에 연결하여 MOSFET의 ON/OFF를 제어할 수도 있으며, 배터리 모듈(10)에 연결되어 배터리 모듈(10)의 상태를 감시할 수 있다. In addition, the BMS 20 may control the ON/OFF of the MOSFET by connecting terminals T6 and T7 to the gate terminal of each MOSFET, and is connected to the battery module 10 to monitor the status of the battery module 10. You can.

이와 같은 배터리팩(1)의 구성 및 BMS(20)의 구성은 공지된 구성이므로, 보다 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Since the configuration of the battery pack 1 and the BMS 20 are known, a more detailed description will be omitted.

한편, 본 발명의 실시예들에 따른 BMS(20)는 상위 제어기(2)와 연결될 수 있다. BMS(20)는 상위 제어기(2)로부터 인가되는 신호에 기초하여 동작이 제어될 수도 있을 것이다. 본 발명의 실시예들에서는 상위 제어기(2)와 BMS(20) 사이에서 단방향 통신이 수행된다. 단, 상위 제어기(2)와 BMS(20) 사이의 통신이 반드시 단방향 통신으로 한정되는 것은 아니며, 상위 제어기(2)와 BMS(20) 사이의 통신이 쌍방향 통신이라도, 상위 제어기(2)가 BMS(20)에 전송한 신호에 대하여 수신 확인을 받지 못하는 구성이라면 본 발명이 적용될 수 있을 것이다.Meanwhile, the BMS 20 according to embodiments of the present invention may be connected to the upper controller 2. The operation of the BMS 20 may be controlled based on a signal applied from the upper controller 2. In embodiments of the present invention, one-way communication is performed between the upper controller 2 and the BMS 20. However, the communication between the upper controller 2 and the BMS 20 is not necessarily limited to one-way communication, and even if the communication between the upper controller 2 and the BMS 20 is two-way communication, the upper controller 2 is connected to the BMS. The present invention can be applied if there is a configuration in which reception confirmation is not received for the signal transmitted to (20).

이하에서는, 배터리 관리 시스템(20)의 구성에 대하여 좀 더 구체적으로 설명하도록 한다.Below, the configuration of the battery management system 20 will be described in more detail.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(20)의 구성도이다.Figure 2 is a configuration diagram of a battery management system 20 according to an embodiment of the present invention.

배터리 관리 시스템(20)은 비교부(204), 제어부(206), 피드백부(208), 제1 전원부(210) 및 제2 전원부(212)를 포함하고 있다. The battery management system 20 includes a comparison unit 204, a control unit 206, a feedback unit 208, a first power unit 210, and a second power unit 212.

상위 제어기인 BMS 제어 장치(2)에서 배터리 관리 시스템(20)으로 전송해야 할 제어신호가 생성되면, 생성된 신호를 송신부(252)가 배터리 관리 시스템(20)으로 전송한다. 예를 들어, 배터리팩(1)이 전기 자동차용 배터리팩인 경우, 상위 시스템은 차량 시스템일 수 있다. 이 경우, 차량 시스템 내의 BMS 제어 장치(2)는 자동차의 충돌 상태를 나타내는 신호(s_crash) 또는 전력 인버터 모듈(PIM, Power Inverter Module)의 상태를 나타내는 신호(s_pim)와 같은 차량의 상태를 나타내는 신호가 생성되면, 생성된 신호를 배터리 관리 시스템(20)으로 전송한다. 이때 생성되는 신호는 PWM 신호와 같이 소정 기간 동안 그 상태가 주기적 또는 비주기적으로 변경되는 신호일 수 있다. 전송된 신호는 배터리 관리 시스템(20)의 비교부(204)로 입력된다. 여기서, 제어부(254)가 자동차의 충돌 상태를 나타내는 신호(s_crash) 또는 전력 인버터 모듈(PIM, Power Inverter Module)의 상태를 나타내는 신호(s_pim)가 생성되면 송신부로 하여금 생성된 신호를 전송하도록 할 수도 있고, 제어부(254) 없이 신호(s_crash) 또는 신호(s_pim)가 바로 송신부로 전송될 수도 있다.When a control signal to be transmitted to the battery management system 20 is generated in the BMS control device 2, which is a higher-level controller, the transmitter 252 transmits the generated signal to the battery management system 20. For example, if the battery pack 1 is a battery pack for an electric vehicle, the higher level system may be a vehicle system. In this case, the BMS control device 2 in the vehicle system provides a signal indicating the state of the vehicle, such as a signal indicating the crash state of the car (s_crash) or a signal indicating the state of the power inverter module (PIM, Power Inverter Module) (s_pim). When is generated, the generated signal is transmitted to the battery management system 20. The signal generated at this time may be a signal whose state changes periodically or aperiodically during a predetermined period, such as a PWM signal. The transmitted signal is input to the comparison unit 204 of the battery management system 20. Here, when the control unit 254 generates a signal (s_crash) indicating the collision state of the car or a signal (s_pim) indicating the state of the power inverter module (PIM), it may cause the transmitter to transmit the generated signal. Also, the signal s_crash or signal s_pim may be directly transmitted to the transmitter without the control unit 254.

비교부(204)는 BMS 제어 장치(2)로부터의 제1 신호를 수신한다. BMS 제어 장치(2)는 배터리 관리 시스템(20)을 제어하는 상위 시스템에 포함된 제어기로서, 송신부(252), 제어부(254) 및 감지부(256)를 포함하고 있다. The comparison unit 204 receives the first signal from the BMS control device 2. The BMS control device 2 is a controller included in the upper system that controls the battery management system 20, and includes a transmitter 252, a control unit 254, and a detection unit 256.

BMS 제어 장치(2)로부터 제1 신호를 수신한 비교부(204)는 수신된 신호가 기준 전압보다 높으면 High 신호를 출력하고, 기준 전압보다 낮으면 Low 신호를 출력한다.The comparison unit 204, which receives the first signal from the BMS control device 2, outputs a High signal if the received signal is higher than the reference voltage, and outputs a Low signal if the received signal is lower than the reference voltage.

이와 관련해서, 비교부(204)는 수신된 제1 신호와 동일한 형태의 제2 신호를 출력한다. 즉, BMS 제어 장치(2)로부터 제1 신호를 수신하지 않는 동안은, 비교부(204)는 풀업(Pull-up) 회로 기준으로 일정 전압의 신호를 계속 출력하고, 제어부(206)는 이 출력신호를 수신한다. 비교부(204)가 BMS 제어 장치(2)로부터 상태가 변경된 신호를 수신하면, 비교부(204)는 그 변경된 상태에 따라서 출력된 제2 신호를 제어부(206)로 전송한다.In this regard, the comparison unit 204 outputs a second signal of the same type as the received first signal. That is, while the first signal is not received from the BMS control device 2, the comparison unit 204 continues to output a signal of a certain voltage based on the pull-up circuit, and the control unit 206 outputs this signal. Receive a signal. When the comparison unit 204 receives a signal whose state has changed from the BMS control device 2, the comparison unit 204 transmits a second signal output according to the changed state to the control unit 206.

일 예로서, BMS 제어 장치(2)로부터 전송되는 제1 신호가 PWM 형태의 신호인 경우에, 비교부(204)가 제1 신호를 수신하지 않는 동안 제어부(206)는 100%의 듀티비로 일정 전압의 제2 신호를 출력한다. 반면, BMS 제어 장치(2)가 PWM 신호를 특정 듀티비로 배터리 관리 시스템(20)에 전송하는 경우, 비교부(204)는 수신된 PWM 신호의 듀티비로 High 신호와 Low 신호를 교호로 출력한다. 비교부(204)로부터 출력된 PWM 신호는 제어부(206)로 전송된다. As an example, when the first signal transmitted from the BMS control device 2 is a PWM type signal, the control unit 206 maintains a constant duty ratio of 100% while the comparison unit 204 does not receive the first signal. Outputs a second signal of voltage. On the other hand, when the BMS control device 2 transmits a PWM signal to the battery management system 20 at a specific duty ratio, the comparison unit 204 alternately outputs a high signal and a low signal at the duty ratio of the received PWM signal. The PWM signal output from the comparison unit 204 is transmitted to the control unit 206.

비교부(204)로부터 출력 신호인 제2 신호를 수신한 제어부(206)는, 이 제2 신호의 감지를 종료한 시점부터 일정 시간 후에, 미리 설정된 시간 동안, 예를 들어 3초, 피드백부(208)로 피드백 신호를 출력한다. The control unit 206, which has received the second signal as an output signal from the comparison unit 204, operates the feedback unit ( 208) outputs a feedback signal.

제어부(206)로부터 미리 설정된 시간 동안 피드백 신호를 수신한 피드백부(208)는 제3 신호를 출력한다. 피드백부(208)에서 출력된 제3 신호를 감지부(256)에서 감지하여, 배터리 관리 시스템(20)으로 제1 신호가 올바르게 전송됨을 확인한다. 제3 신호는 상기 제1 신호가 수신되지 않을 때의 상기 비교부(204)의 입력 단자의 전압 상태와 상이한 전압 상태를 가진다. 즉, 피드백부(208)의 상태 변화를 통하여 송신부(252)의 입력 단자측 전압 상태를 변경함으로써, BMS 제어 장치(2) 측에서 단방향 시스템으로도 배터리 관리 시스템(20)에서 PWM 신호를 수신했는지를 감지할 수 있다. The feedback unit 208, which receives the feedback signal from the control unit 206 for a preset time, outputs a third signal. The detection unit 256 detects the third signal output from the feedback unit 208 and confirms that the first signal is correctly transmitted to the battery management system 20. The third signal has a voltage state that is different from the voltage state of the input terminal of the comparison unit 204 when the first signal is not received. That is, by changing the voltage state at the input terminal of the transmitter 252 through a change in the state of the feedback unit 208, the BMS control device 2 has received a PWM signal from the battery management system 20 even in a one-way system. can be detected.

제1 전원부(210)는 비교부(204)로 기준전압을 공급하고, 제2 전원부(212)는 피드백부(208)로 기준전압을 공급한다. The first power supply unit 210 supplies a reference voltage to the comparison unit 204, and the second power supply unit 212 supplies a reference voltage to the feedback unit 208.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(30)의 구현예이다.Figure 3 is an implementation example of a battery management system 30 according to an embodiment of the present invention.

본 구현예에서는 다음과 같이 회로가 구성되어 있다.In this implementation, the circuit is configured as follows.

우선, 비교부(204)로서 비교기(302)가 사용되고 있으며, 비교기(302)의 하나의 입력단에는 전원 전압 V1과 접지 사이에 직렬 연결된 저항 R1 및 R3 사이의 전압이 기준 전압으로서 인가된다. 또한 비교기(302)의 다른 하나의 입력단에는 전원 전압 V2와 피드백부(306) 사이의 연결 노드(308)의 전압이 인가된다. 이때, 노드(308)와 전원 전압 V2 사이에는 저항 R2가 연결될 수 있다. 상기 전원 전압 V1 과 V2는 같은 전압일 수도 있으며, 상이한 전압일 수도 있다.First, the comparator 302 is used as the comparison unit 204, and the voltage between resistors R1 and R3 connected in series between the power supply voltage V1 and ground is applied to one input terminal of the comparator 302 as a reference voltage. Additionally, the voltage of the connection node 308 between the power supply voltage V2 and the feedback unit 306 is applied to the other input terminal of the comparator 302. At this time, a resistor R2 may be connected between the node 308 and the power supply voltage V2. The power supply voltages V1 and V2 may be the same voltage or different voltages.

또한, 피드백부(208)로서 FET(306, 또는 드라이버)가 사용되고 있다. FET(306)는 노드(308)와 접지 사이에 소스와 드레인이 접속될 수 있다. 또한 FET(306)의 제어 게이트는 저항 R5를 통하여 제어부(206)로서의 MCU(304)의 출력단자와 연결된다. FET(306)가 연결되는 MCU(304)의 단자는 GPIO 단자 등일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.Additionally, a FET (306, or driver) is used as the feedback unit 208. The source and drain of the FET 306 may be connected between the node 308 and ground. Additionally, the control gate of the FET 306 is connected to the output terminal of the MCU 304 as the control unit 206 through a resistor R5. The terminal of the MCU 304 to which the FET 306 is connected may be a GPIO terminal, but is not limited thereto.

이하에서는 상기와 같이 구현된 회로에 기초하여 배터리 관리 시스템(30) 및 BMS 제어 장치(3)의 동작에 대하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the operation of the battery management system 30 and the BMS control device 3 will be described in detail based on the circuit implemented as described above.

평상시에는 BMS 제어 장치(3)의 FET(352)의 게이트로 Low 신호가 입력된다. Low 신호가 게이트로 입력되면 FET(352)는 오픈 상태가 된다.Normally, a low signal is input to the gate of the FET (352) of the BMS control device (3). When a low signal is input to the gate, the FET (352) is in an open state.

FET(352)이 오픈 상태가 되면, 노드(308)의 전압은 예를 들어, V2이다. 한편, 비교기의 다른 입력부측의 전압은 i1*R3 전압(이하, 전압 V3)이다. 이 경우, V2를 V3보다 크게 설정하여 비교기(302)에서 High 신호가 출력이 되도록 한다. 이 때에는, FET(352)의 게이트로 Low 신호가 입력되는 상태이기 때문에, 비교기(302)의 출력도 계속해서 High 신호가 출력이 된다(듀티=100%).When FET 352 is open, the voltage at node 308 is, for example, V2. Meanwhile, the voltage on the other input side of the comparator is the i1*R3 voltage (hereinafter referred to as voltage V3). In this case, V2 is set larger than V3 so that a high signal is output from the comparator 302. At this time, since a low signal is input to the gate of the FET 352, the output of the comparator 302 continues to output a high signal (duty = 100%).

이 후에, FET(352)의 게이트로 PWM 신호가 입력이 되면, PWM 신호 중 High 신호가 입력되는 순간에는, FET(352)가 단락이 되어 R4로 전류가 흐르게 된다. 이 때에는, 노드(308)에서의 전압은 R4*V2/(R2+R4)(이하, 전압 V4)이다. After this, when the PWM signal is input to the gate of the FET (352), at the moment the High signal among the PWM signals is input, the FET (352) is short-circuited and current flows to R4. At this time, the voltage at node 308 is R4*V2/(R2+R4) (hereinafter referred to as voltage V4).

이때, 비교기(302)의 다른 입력단에서의 전압 V3보다 V4가 작도록 설정하여, 비교기(302)의 출력이 Low가 된다. At this time, V4 is set to be smaller than the voltage V3 at the other input terminal of the comparator 302, so the output of the comparator 302 becomes Low.

즉, FET(352)의 게이트로 PWM 신호가 입력될 때, FET(352)의 게이트에 High 신호가 입력되는 동안에는 비교기(302)의 입력과 비교기(302)의 출력은 Low가 되고, FET(352)의 게이트에 Low 신호가 입력되는 동안에는 비교기(302)의 입력과 비교기(302)의 출력은 High가 된다. 즉, 비교기(302)는 FET(352)의 게이트에 입력되는 PWM 신호와 반대되는 PWM 신호를 출력한다. That is, when a PWM signal is input to the gate of the FET 352, the input of the comparator 302 and the output of the comparator 302 become low while a high signal is input to the gate of the FET 352. While a low signal is input to the gate of ), the input and output of the comparator 302 become high. That is, the comparator 302 outputs a PWM signal opposite to the PWM signal input to the gate of the FET 352.

MCU(304)는 비교기(302)로부터 제1 단자(312)를 통하여 PWM 신호를 수신한다. 비교기(302)로부터 PWM 신호를 수신한 MCU(304)는 PWM 신호의 수신이 종료되면 일정 시간이 경과한 후, 미리 설정된 시간 동안 제2 단자(314)를 통하여 High 신호를 출력한다.The MCU 304 receives a PWM signal from the comparator 302 through the first terminal 312. The MCU 304, which has received the PWM signal from the comparator 302, outputs a High signal through the second terminal 314 for a preset time after a certain period of time has elapsed when reception of the PWM signal ends.

MCU(304)의 제2 단자(314)를 통하여 출력된 High 신호는 FET(306, 또는 드라이버일 수 있으나, FET 기준으로 설명하도록 한다)의 게이트로 입력된다. 게이트로 High 신호가 인가된 FET(306)는 단락이 되어 노드(308)를 접지시킨다. The high signal output through the second terminal 314 of the MCU 304 is input to the gate of the FET 306 (or may be a driver, but will be explained based on the FET). The FET 306 to which a high signal is applied to the gate is shorted and grounds the node 308.

접지된 노드(308)는 FET(352)의 소스와 연결되어 있으며, FET(352)의 소스에 연결된 노드의 상태가 Low 신호로 변경되는 것을 감지부가 감지함으로써, BMS 제어 장치(3)에서 배터리 관리 시스템(30)에 PWM 신호가 올바르게 전송되었음을 확인할 수 있다. The grounded node 308 is connected to the source of the FET 352, and the sensor detects that the state of the node connected to the source of the FET 352 changes to a low signal, so that the BMS control device 3 performs battery management. It can be confirmed that the PWM signal is correctly transmitted to the system 30.

다만, 도 3에서는 비교기(302)의 입출력 신호의 High와 Low가 FET(352)의 게이트 입력 신호와 반대가 되는 경우를 기초로 설명하였으나, 비교기(302)의 입력과 출력 신호의 high와 low 상태는 설정에 따라 반대 상태가 될 수도 있다.However, in Figure 3, the explanation is based on the case where the high and low input signals of the comparator 302 are opposite to the gate input signal of the FET 352, but the high and low states of the input and output signals of the comparator 302 Depending on the settings, it may be in the opposite state.

또한, 사용되는 신호의 high 및 low 상태, 사용되는 소자의 종류 및 연결관계 등은 필요에 따라 또는 회로 설계시의 상황에 따라서 적절히 변경될 수 있음을 통상의 기술자라면 이해할 수 있을 것이다.Additionally, a person skilled in the art will understand that the high and low states of the signals used, the types of elements used, connection relationships, etc. can be appropriately changed depending on the need or the situation at the time of circuit design.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템에서의 각 노드에서의 신호 파형이다. Figure 4 is a signal waveform at each node in the battery management system according to an embodiment of the present invention.

각 노드(Signal, N1, N2, N3)에서의 신호 파형을 도 3의 구성을 참조하여 설명하도록 한다. The signal waveform at each node (Signal, N1, N2, N3) will be described with reference to the configuration of FIG. 3.

FET(352)의 게이트 입력 신호(signal)가 입력되지 않으면, N1, N2 및 N3에서 Low 신호가 관찰된다. 이후에, FET(352)의 게이트 입력 신호에 PWM 신호가 인가되는 경우, PWM 신호 중 High 신호가 입력되는 순간에는, FET(352)가 단락이 되어 R4로 전류가 흐르게 된다. 이 때에는, 노드(308)에서의 전압은 R4*V2/(R2+R4)(이하, 전압 V4)이다. If the gate input signal of the FET 352 is not input, low signals are observed at N1, N2, and N3. Afterwards, when a PWM signal is applied to the gate input signal of the FET (352), at the moment a High signal among the PWM signals is input, the FET (352) is short-circuited and current flows to R4. At this time, the voltage at node 308 is R4*V2/(R2+R4) (hereinafter referred to as voltage V4).

이때, 비교기(302)의 다른 노드에서의 전압 V3보다 V4가 작도록 설정되어, 비교기(302)의 출력이 Low가 된다. At this time, V4 is set to be smaller than the voltage V3 at the other node of the comparator 302, and the output of the comparator 302 becomes Low.

즉, FET(352)의 게이트로 PWM 신호로 신호 입력되는 동안, FET(352)의 게이트(Signal)에 High 신호가 입력되는 순간에는 비교기(302)의 입력(N1)과 비교기(302)의 출력(N2)은 Low가 되고, FET(352)의 게이트(Signal)에 Low 신호가 입력되는 순간에는 비교기(302)의 입력(N1)과 비교기(302)의 출력(N2)은 High가 된다. 즉, 비교기(302)는 FET(352)의 게이트에 입력되는 PWM 신호와 반대되는 PWM 신호가 입력되고, 출력된다. That is, while a signal is input as a PWM signal to the gate of the FET 352, at the moment a high signal is input to the gate (Signal) of the FET 352, the input (N1) of the comparator 302 and the output of the comparator 302 (N2) becomes Low, and at the moment a Low signal is input to the gate (Signal) of the FET 352, the input (N1) of the comparator 302 and the output (N2) of the comparator 302 become High. That is, the comparator 302 inputs and outputs a PWM signal opposite to the PWM signal input to the gate of the FET 352.

MCU(304)는 비교기(302)로부터 제1 단자(312)를 통하여 PWM 신호를 수신한다. 비교기(302)로부터 PWM 신호를 수신한 MCU(304)는 일정 시간(t1)이 경과한 후, 미리 설정된 시간(t2) 동안 제2 단자(314)를 통하여 High 신호를 출력한다(N3).The MCU 304 receives a PWM signal from the comparator 302 through the first terminal 312. The MCU 304, which receives the PWM signal from the comparator 302, outputs a High signal through the second terminal 314 for a preset time (t2) after a certain time (t1) has elapsed (N3).

MCU(304)의 제2 단자(314)를 통하여 출력된 High 신호는 FET(306, 또는 드라이버일 수 있으나, FET 기준으로 설명하도록 한다)의 게이트로 입력된다. 게이트로 High 신호가 인가된 FET(306)는 단락이 되어 노드(308)를 접지시킨다.The high signal output through the second terminal 314 of the MCU 304 is input to the gate of the FET 306 (or may be a driver, but will be explained based on the FET). The FET 306 to which a high signal is applied to the gate is shorted and grounds the node 308.

이에 따라, FET(306)에 High 신호가 인가되는 동안, 다시 N2에서의 신호는 Low 상태가 되고, 이에 따라 N3에서도 Low 상태가 된다. Accordingly, while a high signal is applied to the FET 306, the signal at N2 becomes low again, and accordingly, N3 also becomes low.

다만, 도 4에 도시된 파형은 Signal 파형과 N1 및 N2에서의 파형이 반대가 되는 것이 도시되었으나, Signal 파형과 N1 및 N2에서의 파형이 동일하도록 High와 Low가 반대가 되도록 설정할 수도 있다. However, the waveform shown in FIG. 4 shows that the signal waveform and the waveforms at N1 and N2 are opposite, but High and Low can be set to be opposite so that the signal waveform and the waveforms at N1 and N2 are the same.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 방법의 순서도이다.Figure 5 is a flowchart of a battery management method according to an embodiment of the present invention.

상위 시스템, 즉 BMS 제어 장치(2)에서 자동차 crash 또는 PIM 신호와 같은 PWM 신호가 생성되어 송신부(252)가 수신하면 PWM 신호를 생성하고, 송신부(252)에 의하여 생성된 PWM 신호가 배터리 관리 시스템(20)으로 전송된다(S500). When a PWM signal such as a car crash or PIM signal is generated in the upper system, that is, the BMS control unit 2, and is received by the transmitter 252, a PWM signal is generated, and the PWM signal generated by the transmitter 252 is transmitted to the battery management system. It is transmitted to (20) (S500).

여기서, PWM 신호는 BMS 제어 장치(2) 내의 FET(352)의 게이트에 PWM 신호가 인가되어, FET(352)가 인가되는 신호에 따라 일정한 펄스로 스위치 온/오프가 되어 노드(214, 308)에도 전압 변화에 따른 PWM 신호가 인가되게 된다. 이때, 노드(214, 308)에 인가되는 PWM 신호는 FET(208, 352)의 게이트에 인가되는 PWM 신호와 High/Low 상태가 반대이다. 다만, 설정에 따라, 노드(214, 308)에 인가되는 PWM 신호가 FET(208, 352)의 게이트에 인가되는 PWM 신호와 High/Low 상태가 동일할 수 있다. Here, the PWM signal is applied to the gate of the FET 352 in the BMS control device 2, and the FET 352 is switched on/off with a constant pulse according to the applied signal to the nodes 214 and 308. A PWM signal is also applied according to the voltage change. At this time, the PWM signals applied to the nodes 214 and 308 have opposite High/Low states to the PWM signals applied to the gates of the FETs 208 and 352. However, depending on the setting, the PWM signal applied to the nodes 214 and 308 may have the same High/Low state as the PWM signal applied to the gate of the FET (208 and 352).

비교부(204)에서 PWM 신호가 인가되면, PWM 신호를 출력한다(S502). 구체적으로, 상술된 도 3을 참조하면, FET(352)의 게이트로 PWM 신호가 입력이 되면, PWM 신호 중 High 신호가 입력되는 순간에는, FET(352)가 단락이 되어 R4로 전류가 흐르게 된다. 이 때에는, 노드(308)에서의 전압은 R4*V2/(R2+R4)(이하, 전압 V4)이다. When a PWM signal is applied from the comparison unit 204, the PWM signal is output (S502). Specifically, referring to FIG. 3 described above, when a PWM signal is input to the gate of the FET (352), at the moment a High signal among the PWM signals is input, the FET (352) is short-circuited and a current flows to R 4. do. At this time, the voltage at node 308 is R4*V2/(R2+R4) (hereinafter referred to as voltage V4).

이때, 비교기(302)의 다른 입력에서의 전압 V3보다 V4가 작도록 설정되어, 비교기(302)의 출력이 Low가 된다.At this time, V4 is set to be smaller than the voltage V3 at the other input of the comparator 302, and the output of the comparator 302 becomes Low.

즉, FET(352)의 게이트로 PWM 신호가 입력되는 동안, FET(352)의 게이트에 High 신호가 입력되는 순간에는 비교기(302)의 입력과 출력은 Low가 되고, FET(352)의 게이트에 Low 신호가 입력되는 순간에는 비교기(302)의 입력과 출력은 High가 된다. 즉, 비교기(302)는 FET(352)의 게이트에 입력되는 PWM 신호와 반대되는 PWM 신호가 입력되고 출력된다. 여기서, 비교기(302)는 비교부(204)의 구현예이다. That is, while the PWM signal is input to the gate of the FET (352), the moment a High signal is input to the gate of the FET (352), the input and output of the comparator 302 become Low, and the input and output of the comparator 302 become Low, and At the moment a low signal is input, the input and output of the comparator 302 become high. That is, the comparator 302 inputs and outputs a PWM signal opposite to the PWM signal input to the gate of the FET 352. Here, the comparator 302 is an implementation example of the comparison unit 204.

비교부(204)에서 출력된 PWM 신호는 제어부(206)로 전송된다. 비교부(204)로부터 PWM 신호를 수신한 제어부(206)는 일정 시간이 경과한 후, 또한 미리 설정된 시간 동안, 예를 들면 3초, 제2 단자(314, 도 3을 참조)를 통하여 High 신호를 출력한다(S504). The PWM signal output from the comparison unit 204 is transmitted to the control unit 206. After receiving the PWM signal from the comparison unit 204, the control unit 206 sends a High signal through the second terminal 314 (see FIG. 3) for a preset time, for example, 3 seconds. Output (S504).

제어부(206)에서 출력된 High 신호는 피드백부(208)로 입력된다. 피드백부(208)는 예를 들어, FET(306)로서, 게이트에 high 신호가 입력되면 FET(306)은 스위치 온이 되어 단락 상태가 되고, 노드(308)는 접지가 된다. 즉, High 신호를 수신한 피드백부(208)는 미리 설정된 시간동안 상위 시스템으로의 송신부의 연결 단자의 전압을 OV로 변화시켜 Low 상태가 되도록 한다(S506). The high signal output from the control unit 206 is input to the feedback unit 208. The feedback unit 208 is, for example, a FET 306. When a high signal is input to the gate, the FET 306 is switched on and short-circuited, and the node 308 is grounded. That is, the feedback unit 208, which receives the High signal, changes the voltage of the connection terminal of the transmission unit to the upper system to OV for a preset time to enter the Low state (S506).

이에 따라, 상위 시스템은 송신부의 연결 단자의 전압이 변화되는 것을 감지함으로써, 단방향 시스템으로도 배터리 관리 시스템(20)으로 PWM 신호가 도달한 것을 확인할 수 있다. Accordingly, the higher level system can confirm that the PWM signal has arrived at the battery management system 20 even in a one-way system by detecting a change in the voltage of the connection terminal of the transmitter.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 단방향 시스템을 가지는 BMS 제어 장치(2)의 신호 확인 방법의 순서도이다.Figure 6 is a flowchart of a signal confirmation method of the BMS control device 2 having a one-way system according to an embodiment of the present invention.

송신부(252)에서 배터리 관리 시스템(20)으로 PWM 신호를 인가한다(S600). 구체적으로, 도 2 및 3의 설명을 참조하면, 예를 들어 송신부(252)는 FET(352)이고, 게이트로 PWM 신호가 인가되기 전에는 FET(352)는 오픈 상태이다.A PWM signal is applied from the transmitter 252 to the battery management system 20 (S600). Specifically, referring to the description of FIGS. 2 and 3, for example, the transmitter 252 is a FET 352, and the FET 352 is in an open state before a PWM signal is applied to the gate.

FET(352)이 오픈 상태가 되면, 노드(308) 전압은 예를 들어, V2이다. 한편, 비교기의 다른 입력부측 노드의 전압은 I1*R3 전압(이하, 전압 V3)이다. 이 경우, V2가 V3보다 크게 설정되어 비교기(302)의 출력은 High 신호가 출력이 된다. 이 때에는, FET(352)로 Low 신호가 게이트로 입력되는 상태이기 때문에, 비교기(302)의 출력도 계속해서 High 신호가 출력이 된다.When FET 352 is open, node 308 voltage is, for example, V2. Meanwhile, the voltage of the other input side node of the comparator is the I1*R3 voltage (hereinafter, voltage V3). In this case, V2 is set to be greater than V3, so the output of the comparator 302 outputs a High signal. At this time, since a low signal is input to the gate of the FET 352, the output of the comparator 302 continues to output a high signal.

이 후에, FET(352)의 게이트로 PWM 신호가 입력이 되면, PWM 신호 중 High 신호가 입력되는 순간에는, FET(352)가 단락이 되어 R4로 전류가 흐르게 된다. 이 때에는, 노드(308)에서의 전압은 R4*V2/(R2+R4)(이하, 전압 V4)이다. After this, when the PWM signal is input to the gate of the FET (352), at the moment the High signal among the PWM signals is input, the FET (352) is short-circuited and current flows to R4. At this time, the voltage at node 308 is R4*V2/(R2+R4) (hereinafter referred to as voltage V4).

이때, 비교기(302)의 다른 노드에서의 전압 V3보다 V4가 작도록 설정되어, 비교기(302)의 출력이 Low가 된다. At this time, V4 is set to be smaller than the voltage V3 at the other node of the comparator 302, and the output of the comparator 302 becomes Low.

즉, FET(352)의 게이트로 PWM 신호가 입력되는 동안, FET(352)의 게이트에 High 신호가 입력되는 순간에는 비교기(302)의 입력과 출력은 Low가 되고, FET(352)의 게이트에 Low 신호가 입력되는 순간에는 비교기(302)의 입력과 출력은 High가 된다. 즉, 비교기(302)는 FET(352)의 게이트에 입력되는 PWM 신호와 반대되는 PWM 신호가 입력되고 출력된다.That is, while the PWM signal is input to the gate of the FET (352), the moment a High signal is input to the gate of the FET (352), the input and output of the comparator 302 become Low, and the input and output of the comparator 302 become Low, and At the moment a low signal is input, the input and output of the comparator 302 become high. That is, the comparator 302 inputs and outputs a PWM signal opposite to the PWM signal input to the gate of the FET 352.

이어서, MCU(304)는 비교기(302)로부터 제1 단자(312)를 통하여 PWM 신호를 수신한다. 비교기(302)로부터 PWM 신호를 수신한 MCU(304)는 일정 시간이 경과한 후, 제2 단자(314)를 통하여 High 신호를 출력한다.Next, the MCU 304 receives a PWM signal from the comparator 302 through the first terminal 312. The MCU 304, which receives the PWM signal from the comparator 302, outputs a High signal through the second terminal 314 after a certain period of time has elapsed.

MCU(304)의 제2 단자(314)를 통하여 출력된 High 신호는 FET(306, 또는 드라이버일 수 있으나, FET 기준으로 설명하도록 한다)의 게이트로 입력된다. 게이트로 High 신호가 인가된 FET(306)는 단락이 되어 노드(308)를 접지시킨다.The high signal output through the second terminal 314 of the MCU 304 is input to the gate of the FET 306 (or may be a driver, but will be explained based on the FET). The FET 306 to which a high signal is applied to the gate is shorted and grounds the node 308.

노드(308)가 접지되면, 송신부(252)로 연결 단자도 접지가 되어 감지부(256)에서 Low 신호를 감지한다. 그러나, 송신부(252)에서 PWM 신호가 인가됨에도 불구하고, 일정 시간 후에, 미리 설정된 시간동안 감지부(256)에서 Low 신호를 감지하지 못하면, 제어부(254)는 송신부(252)로 하여금 PWM 신호를 다시 인가하도록 한다.When the node 308 is grounded, the connection terminal to the transmitter 252 is also grounded and the detection unit 256 detects a low signal. However, even though the PWM signal is applied from the transmitter 252, if the detection unit 256 does not detect the Low signal for a preset time after a certain period of time, the control unit 254 causes the transmitter 252 to send the PWM signal. Authorize again.

즉, 일정 시간 경과 후, 미리 설정된 시간 동안 송신부(252)의 BMS 연결 단자 측에 접지가 감지되는지 여부를 판단한다(S602). That is, after a certain period of time has elapsed, it is determined whether ground is detected at the BMS connection terminal of the transmitter 252 for a preset period of time (S602).

접지가 감지되지 않으면 다시 송신부(252)에서 배터리 관리 시스템(20)으로 PWM 신호를 인가하되, 제어부(254)에서 다시 배터리 관리 시스템(20)으로 PWM 신호를 인가한 횟수가 N번 이상인지 여부를 판단하여(S604), 송신부(252)에서 PWM 신호를 N번 이상 전송했다고 판단된 경우에는 알람을 생성하여 배터리 관리 시스템(20)의 이상을 알려준다(S606). 도 3 내지 도 6에서는 상위 제어기로부터의 신호가 PWM 신호이고, 제1 신호와 제2 신호의 위상이 같고, 피드백 신호가 하이 신호인 경우에 대하여 설명하였으나 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상위 제어기로부터 BMS로 전송되는 신호는 PWM 이외의 신호일 수도 있을 것이다. 또한 비교부, 제어부 및 피드백부의 구현 형태에 따라서 신호의 high 또는 low 상태는 도시한 상태와 모두 또는 일부가 반대일 수도 있을 것이다. If ground is not detected, the PWM signal is applied again from the transmitter 252 to the battery management system 20, but the control unit 254 checks whether the number of times the PWM signal has been applied again to the battery management system 20 is more than N. If it is determined (S604) that the transmitter 252 has transmitted the PWM signal more than N times, an alarm is generated to notify of a problem in the battery management system 20 (S606). 3 to 6 illustrate the case where the signal from the upper controller is a PWM signal, the phase of the first signal and the second signal are the same, and the feedback signal is a high signal, but the case is not limited to this. That is, the signal transmitted from the upper controller to the BMS may be a signal other than PWM. Additionally, depending on the implementation type of the comparison unit, control unit, and feedback unit, the high or low state of the signal may be completely or partially opposite to the illustrated state.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 구현예이다. Figure 7 is an implementation example of a battery management system according to another embodiment of the present invention.

도 7에 도시된 배터리 관리 시스템(40)의 구성 중 대부분은 도 3에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 구성 중 302 내지 314의 구성과 동일한 구성이고, 도 3의 구성에 비교기(702)의 입력단에 추가되는 저항(716), 역전압 방지 다이오드(718) 및 ESD(Electrostatic Discharge) 캐패시터(720)가 추가된 구성이다. 따라서, 동일한 구성에 대한 설명은 도 3의 구성과 중복되는 구성은 제외하고, 추가 구성 위주로 설명하도록 한다. Most of the configurations of the battery management system 40 shown in FIG. 7 are the same as configurations 302 to 314 of the battery management system according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 3, and are similar to the configurations in FIG. 3. This configuration includes a resistor 716, a reverse voltage prevention diode 718, and an electrostatic discharge (ESD) capacitor 720 added to the input terminal of the comparator 702. Therefore, descriptions of the same configuration will focus on additional configurations, excluding configurations that overlap with those of FIG. 3.

저항(716)은 BMS 제어 장치(3)로부터 신호를 수신하는 비교기(702)의 입력단과 노드(708) 사이에 직렬 연결된다. 비교기(702)의 입력단과 노드(708) 사이에 저항(716)이 추가됨으로써, 비교기(702)에 입력되는 전류를 제한한다. Resistor 716 is connected in series between node 708 and the input of comparator 702, which receives a signal from BMS control device 3. A resistor 716 is added between the input terminal of the comparator 702 and the node 708, thereby limiting the current input to the comparator 702.

또한, 역전압 방지 다이오드(718)의 일단은 노드(708)에 연결되고, 역전압 방지 다이오드(718)의 타단은 ESD 캐패시터(720)과 BMS 제어 장치(30)의 FET(352)의 출력단에 연결된다. 역전압 방지 다이오드(718)가 노드(708)와 FET(352)의 출력단 사이에 배치됨으로써, 출력 쇼트 투 하이(short-to-high) 구성을 방지한다. In addition, one end of the reverse voltage prevention diode 718 is connected to the node 708, and the other end of the reverse voltage prevention diode 718 is connected to the ESD capacitor 720 and the output terminal of the FET 352 of the BMS control device 30. connected. A reverse voltage prevention diode 718 is disposed between the node 708 and the output terminal of the FET 352 to prevent an output short-to-high configuration.

또한, ESD 캐패시터(720)는 일단은 역전압 방지 다이오드(718)의 일단과 FET(352)의 출력단에 연결되고, ESD 캐패시터(720)의 타단은 접지된다. Additionally, one end of the ESD capacitor 720 is connected to one end of the reverse voltage prevention diode 718 and the output terminal of the FET 352, and the other end of the ESD capacitor 720 is grounded.

ESD 캐패시터(720)가 역전압 방지 다이오드(718)의 일단 및 FET(352)의 출력과 접지 사이에 배치됨으로써, 즉 배터리 시스템(30)과 근접한 위치에 ESD 캐패시터(720)가 추가되어, ESD 내성을 키울 수 있다. The ESD capacitor 720 is disposed between one end of the reverse voltage prevention diode 718 and the output of the FET 352 and ground, that is, the ESD capacitor 720 is added at a location close to the battery system 30, thereby improving ESD immunity. can be raised.

도 8은 본 발명의 일 실시예 또는 다른 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 하드웨어 구성을 나타내는 블록도이다.Figure 8 is a block diagram showing the hardware configuration of a battery management system according to one or another embodiment of the present invention.

배터리 관리 시스템(800)은, 각종 처리 및 각 구성을 제어하는 마이크로컨트롤러(MCU; 810)와, 운영체제 프로그램 및 각종 프로그램(예로서, 배터리팩의 이상여부 진단 프로그램 혹은 배터리팩의 온도 추정 프로그램) 등이 기록되는 메모리(840)와, 배터리셀 모듈 및/또는 반도체 스위칭 소자와의 사이에서 입력 인터페이스 및 출력 인터페이스를 제공하는 입출력 인터페이스(830)와, 유무선 통신망을 통해 외부와 통신 가능한 통신 인터페이스(820)를 구비할 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 따른 컴퓨터 프로그램은 메모리(840)에 기록되고, 마이크로 컨트롤러(810)에 의해 처리됨으로써 예를 들면 도 3 및 도 7에서 도시한 각 기능 블록들을 수행하는 모듈로서 구현될 수 있다.The battery management system 800 includes a microcontroller (MCU; 810) that controls various processes and each configuration, an operating system program, and various programs (for example, a battery pack abnormality diagnosis program or a battery pack temperature estimation program), etc. An input/output interface 830 that provides an input interface and an output interface between the recording memory 840 and the battery cell module and/or the semiconductor switching element, and a communication interface 820 capable of communicating with the outside through a wired or wireless communication network. can be provided. In this way, the computer program according to the present invention is recorded in the memory 840 and processed by the microcontroller 810, so that it can be implemented as a module that performs each of the functional blocks shown in FIGS. 3 and 7, for example. .

본 명세서에서 본 발명의 원리들의 '일 실시 예'와 이런 표현의 다양한 변형들의 지칭은 이 실시 예와 관련되어 특정 특징, 구조, 특성 등이 본 발명의 원리의 적어도 하나의 실시 예에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 표현 '일 실시 예에서'와, 본 명세서 전체를 통해 개시된 임의의 다른 변형 예시들은 반드시 모두 동일한 실시 예를 지칭하는 것은 아니다.Reference herein to “one embodiment” of the principles of the invention and various variations of such expressions refers to this embodiment to indicate that a particular feature, structure, characteristic, etc. is included in at least one embodiment of the principles of the invention. it means. Accordingly, the expression 'in one embodiment' and any other variations disclosed throughout this specification do not necessarily all refer to the same embodiment.

본 명세서를 통해 개시된 모든 실시 예들과 조건부 예시들은, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 당업자가 독자가 본 발명의 원리와 개념을 이해하도록 돕기 위한 의도로 기술된 것으로, 당업자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.All embodiments and conditional examples disclosed throughout this specification are intended to help readers understand the principles and concepts of the present invention by those skilled in the art. It will be understood that the present invention may be implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered from an illustrative rather than a restrictive perspective. The scope of the present invention is indicated in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the equivalent scope should be construed as being included in the present invention.

200 배터리 관리 시스템
204 비교부
206 제어부
208 피드백부
250 BMS 제어 장치
302, 702 비교부
304, 704 MCU
306, 706 FET 또는 드라이버
716 저항
718 역전압 방지 다이오드
720 ESD 캐패시터
200 battery management system
204 Comparison Department
206 control unit
208 Feedback Department
250 BMS control unit
302, 702 Comparison Department
304, 704 MCUs
306, 706 FET or driver
716 resistance
718 reverse voltage prevention diode
720 ESD Capacitor

Claims (14)

상위 시스템으로부터 수신한 제1 신호에 기초한 전압과 미리 설정된 전압을 비교하는 비교부;
상기 비교부로부터의 출력인 제2 신호에 대응하여 피드백 신호를 출력하는 제어부; 및
상기 피드백 신호를 수신하여 상기 비교부의 상기 상위 시스템으로부터 상기 제1 신호가 입력되는 단자의 전압을 상기 제1 신호의 입력 이전의 단자의 전압과 상이한 전압으로 변동시키는 피드백부를 포함하는 배터리 관리 시스템.
a comparison unit that compares a voltage based on the first signal received from a higher level system and a preset voltage;
a control unit that outputs a feedback signal in response to the second signal output from the comparison unit; and
A battery management system comprising a feedback unit that receives the feedback signal and changes the voltage of the terminal where the first signal is input from the upper system of the comparison unit to a voltage different from the voltage of the terminal before input of the first signal.
청구항 1에 있어서,
상기 피드백부는 상기 피드백 신호가 인가되면 스위치 온 상태가 되는 FET 또는 드라이버인 배터리 관리 시스템.
In claim 1,
A battery management system wherein the feedback unit is a FET or driver that is switched on when the feedback signal is applied.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 배터리 관리 시스템은 상기 상위 시스템으로부터 단방향 통신으로 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
In claim 1,
The battery management system is characterized in that it receives a signal from the upper system through one-way communication.
청구항 1에 있어서,
상기 배터리 관리 시스템은 차량용 배터리 관리 시스템으로서, 상기 상위 시스템인 차량 시스템으로부터 차량의 상태에 관한 신호를 상기 비교부에서 수신하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
In claim 1,
The battery management system is a vehicle battery management system, and the battery management system is characterized in that the comparison unit receives a signal regarding the status of the vehicle from the vehicle system, which is the upper system.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는 상기 비교부로부터의 상기 제2 신호의 입력 종료로부터 소정 시간이 경과한 후에 상기 피드백 신호를 상기 피드백부에 인가하는 배터리 관리 시스템.
In claim 1,
The battery management system wherein the control unit applies the feedback signal to the feedback unit after a predetermined time has elapsed from the end of input of the second signal from the comparison unit.
배터리를 제어하기 위한 배터리 관리 시스템으로 PWM 신호를 전송하는 송신부; 및
상기 PWM 신호의 송신으로부터 일정 시간 경과 후, 상기 송신부의 PWM 신호 출력단의 전압이 변동되었음을 감지함으로써 상기 PWM 신호의 BMS 도달 여부를 판단하는 제어부를 포함하는 BMS 제어 장치.
A transmitter that transmits a PWM signal to a battery management system for controlling the battery; and
A BMS control device comprising a control unit that determines whether the PWM signal reaches the BMS by detecting a change in the voltage of the PWM signal output terminal of the transmitter after a certain period of time has elapsed from the transmission of the PWM signal.
상위 시스템으로부터 수신한 제1 신호에 기초한 전압과 미리 설정된 전압을 비교하는 비교부; 상기 비교부로부터의 출력인 제2 신호에 대응하여 피드백 신호를 출력하는 제어부; 및 상기 피드백 신호를 수신하여 상기 비교부의 상기 상위 시스템으로부터 상기 제1 신호가 입력되는 단자의 전압을 상기 제1 신호의 입력 이전의 단자의 전압과 상이한 전압으로 변동시키는 피드백부를 포함하는 배터리 관리 시스템; 및
배터리를 제어하기 위한 상기 배터리 관리 시스템으로 상기 제1 신호를 전송하는 송신부와, 상기 제1 신호의 송신으로부터 일정 시간 경과 후, 상기 송신부의 상기 제1 신호 출력단의 전압이 변동되었음을 감지함으로써 상기 제1 신호의 상기 배터리 관리 시스템으로의 도달 여부를 판단하는 제어부를 포함하는 BMS 제어 장치를 포함하는 BMS 제어 시스템.
a comparison unit that compares a voltage based on the first signal received from a higher level system and a preset voltage; a control unit that outputs a feedback signal in response to the second signal output from the comparison unit; and a battery management system including a feedback unit that receives the feedback signal and changes the voltage of the terminal where the first signal is input from the higher system of the comparison unit to a voltage different from the voltage of the terminal before input of the first signal. and
A transmitter that transmits the first signal to the battery management system for controlling the battery, and a predetermined period of time after transmission of the first signal, detects that the voltage of the first signal output terminal of the transmitter has changed, thereby transmitting the first signal to the first signal. A BMS control system comprising a BMS control device including a control unit that determines whether a signal reaches the battery management system.
청구항 8에 있어서,
상기 피드백부는 상기 피드백 신호가 인가되면 스위치 온 상태가 되는 FET 또는 드라이버인 BMS 제어 시스템.
In claim 8,
The feedback unit is a BMS control system that is a FET or driver that is switched on when the feedback signal is applied.
청구항 9에 있어서,
상기 비교부의 상기 제1 신호가 입력되는 단자는 상기 스위치 온 상태에 의하여 상기 제1 신호가 입력되지 않는 동안의 전압 상태와 상이한 전압 상태가 되는 BMS 제어 시스템.
In claim 9,
A BMS control system in which the terminal of the comparison unit where the first signal is input is in a voltage state different from the voltage state while the first signal is not input due to the switch-on state.
청구항 9에 있어서,
상기 피드백부에 의하여 상기 제1 신호가 입력되는 단자의 변동된 전압은 상기 스위치 온 상태가 되어 OV가 되는 BMS 제어 시스템.
In claim 9,
A BMS control system in which the changed voltage of the terminal where the first signal is input by the feedback unit turns on the switch and becomes OV.
청구항 8에 있어서,
상기 배터리 관리 시스템은 상기 상위 시스템으로부터 단방향 통신으로 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 BMS 제어 시스템.
In claim 8,
The battery management system is a BMS control system characterized in that it receives signals from the upper system through one-way communication.
청구항 8에 있어서,
상기 배터리 관리 시스템은 차량용 배터리 관리 시스템으로서, 상기 상위 시스템인 차량 시스템으로부터 차량의 상태에 관한 신호를 상기 비교부에서 수신하는 것을 특징으로 하는 BMS 제어 시스템.
In claim 8,
The battery management system is a vehicle battery management system, and the BMS control system is characterized in that the comparison unit receives a signal regarding the status of the vehicle from the vehicle system, which is the upper system.
상위 시스템으로부터 PWM 신호를 수신하는 단계;
비교기에 의하여 상기 수신된 PWM 신호에 기초하여 제어부로 PWM 신호를 출력하는 단계;
PWM 신호를 수신한 제어부에 의하여 일정 시간이 경과한 후, 미리 설정된 시간동안 피드백 신호가 피드백부로 출력되는 단계; 및
상기 피드백 신호를 수신한 상기 피드백부에 의하여 상기 미리 설정된 시간 동안 상기 비교기의 상위 시스템으로부터 상기 PWM 신호가 입력되는 단자의 전압을 상기 PWM 신호가 수신되지 않은 상태에서의 전압 상태와는 상이한 전압 상태로 변동시키는 단계를 포함하고,
상기 피드백부는 상기 피드백 신호가 인가되면 스위치 온 상태가 되는 FET 또는 드라이버인 BMS 제어 방법.
Receiving a PWM signal from a higher level system;
outputting a PWM signal to a control unit based on the received PWM signal by a comparator;
A step of outputting a feedback signal to the feedback unit for a preset time after a certain period of time has elapsed by the control unit receiving the PWM signal; and
The feedback unit, which has received the feedback signal, changes the voltage of the terminal where the PWM signal is input from the upper system of the comparator to a voltage state different from the voltage state when the PWM signal is not received during the preset time. Including the step of changing,
The BMS control method wherein the feedback unit is a FET or driver that is switched on when the feedback signal is applied.
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