KR100749135B1 - Voltage sensing system and voltage sensing method of battery for Electric Vehicle and Fuel Cell - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기자동차에서 축전지 또는 연료전지의 전압을 동일한 시간에 검출할 수 있도록 함으로써 전압 및 전류의 변화가 시간에 따라 큰 폭으로 랜덤하게 변동하는 시스템에서 축전지 또는 연료전지의 수명을 연장시키고, 축전지 또는 연료전지의 고장을 방지할 수 있도록 한 연료전지 및 전기자동차용 축전지의 전압검출 시스템 및 전압검출 방법에 관한 것이다.The present invention enables to detect the voltage of the battery or fuel cell in the electric vehicle at the same time to extend the life of the battery or fuel cell in a system in which the voltage and current changes significantly randomly changes over time, The present invention also relates to a voltage detection system and a voltage detection method of a fuel cell and an electric vehicle storage battery capable of preventing a failure of a fuel cell.

본 발명에 따른 연료전지 및 전기자동차용 축전지의 전압검출 시스템은, 순수전기 자동차 및 하이브리드 전기자동차의 전지관리시스템(BMS) 또는 연료전지 전기자동차의 스택전압모니터(SVM)에 있어서, 상기 순수전기 자동차 및 하이브리드 전기자동차의 축전지 또는 연료전지 전기자동차의 연료전지 스택과의 전원을 분리하고, 상기 축전지 또는 연료전지 스택으로부터 전압을 검출하는 포토모스 릴레이부와; 상기 포토모스 릴레이부로부터 다 수개의 채널을 선택하여 검출된 아날로그 전압신호를 동일 시간대에 수신하고, 상기 수신된 아날로그 전압신호를 제어부에 전송하는 멀티플렉서부와; 상기 멀티플렉서부로부터 수신된 다 수개의 아날로그 전압신호를 디지털 전압신호로 변환하고, 상기 전압신호를 수집·가공하여 각종 시퀀스를 제어하는 제어부로 구성된다.The voltage detection system of a fuel cell and an electric vehicle storage battery according to the present invention is a battery management system (BMS) of a pure electric vehicle and a hybrid electric vehicle or a stack voltage monitor (SVM) of a fuel cell electric vehicle, wherein the pure electric vehicle And a photomoss relay unit for separating a power supply from the storage battery or the fuel cell stack of the hybrid electric vehicle and detecting a voltage from the storage battery or the fuel cell stack. A multiplexer unit which selects a plurality of channels from the photomoss relay unit to receive the detected analog voltage signal at the same time, and transmits the received analog voltage signal to a controller; And a control unit for converting a plurality of analog voltage signals received from the multiplexer unit into digital voltage signals, collecting and processing the voltage signals to control various sequences.

전기자동차, 전압검출, 전지관리시스템, 스택전압모니터, 축전지, 연료전지Electric Vehicle, Voltage Detection, Battery Management System, Stack Voltage Monitor, Storage Battery, Fuel Cell

Description

연료전지 및 전기자동차용 축전지의 전압검출 시스템 및 전압검출 방법{Voltage sensing system and voltage sensing method of battery for Electric Vehicle and Fuel Cell}Voltage sensing system and voltage sensing method of battery for Electric Vehicle and Fuel Cell}

도 1은 본 발명에 따른 연료전지 및 전기자동차용 축전지의 전압검출 시스템의 블럭도.1 is a block diagram of a voltage detection system of a fuel cell and an electric vehicle storage battery according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 연료전지 및 전기자동차용 축전지의 전압검출 방법의 흐름도.2 is a flow chart of a voltage detection method of a fuel cell and a battery for an electric vehicle according to the present invention;

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

10 : 축전지 또는 연료전지 스택 20 : 포토모스 릴레이부10: storage battery or fuel cell stack 20: photomoss relay unit

30 : 멀티플렉서부 40 : 제어부30: multiplexer 40: control unit

50 : 상위제어기 또는 사용자 PC50: Host controller or user PC

본 발명은 연료전지 및 전기자동차용 축전지의 전압검출 시스템 및 전압검출 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기자동차(Electric Vehicle), 하이브리드(Hybrid) 전기자동차 및 무정전 전원공급 장치(UPS : Uninterruptible Power Supply) 등과 같이 전지를 사용하는 응용분야에서 전지의 전압 및 전류의 변화가 시간에 따라 큰 폭으로 랜덤하게 변동하는 시스템에서 정확한 전압검출이 가능하도록 하는 연료전지 및 전기자동차용 축전지의 전압검출 시스템 및 전압검출 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a voltage detection system and a voltage detection method of a battery for fuel cells and electric vehicles, and more particularly, to an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, and an uninterruptible power supply (UPS). Voltage detection system and voltage of fuel cell and electric vehicle storage battery to enable accurate voltage detection in a system in which the voltage and current change of the battery varies widely and randomly with time in application fields using the battery. It relates to a detection method.

전기자동차는 축전지(Battery) 또는 연료전지(Fuel Cell)를 사용하여 그곳에 저장된 전기에너지를 전원(Power Source)으로 하는 자동차로, 추진방식에 따라 순수전기 자동차와 하이브리드 자동차 또는 연료전지 자동차로 나뉘어진다. 순수전기 자동차는 축전지에 저장된 에너지만을 동력으로 사용하며, 하이브리드 자동차는 내연기관과 전지에 의한 동력을 병행하여 사용하는 자동차를 뜻한다.An electric vehicle uses a battery or a fuel cell to power electric energy stored therein, and is divided into a pure electric vehicle, a hybrid vehicle, or a fuel cell vehicle according to a propulsion method. A pure electric vehicle uses only energy stored in a battery as a power, and a hybrid vehicle refers to a vehicle that uses power by an internal combustion engine and a battery in parallel.

전기자동차의 전지관리시스템(BMS : Battery Management System)이나 연료전지 전기자동차에서 연료전지 스택의 셀(Cell) 전압을 검출하는 스택전압모니터(SVM : Stack Voltage Monitor)는 충전상태(SOC : State Of Charge) 및 연료전지 스택의 셀전압을 검출하여 운전자나 사용자에게 정보를 제공하는 장치이다. 이때, 전지관리시스템(BMS)은 축전지의 잔존용량을 계산하고, 축전지의 상태에 따라 충전시에는 충전장치에 충전전류, 충전전압 등의 지령값을 계산하여 충전장치로 전송하고, 이것에 의해 충전장치를 제어함과 동시에 전지의 보호기능을 수행한다. 또한, 스택전압모니터(SVM)는 연료전지의 전압과 전류를 감시하여 연료전지의 상태를 파악하여 상위제어기에 통신을 통하여 정보를 전달하고 이들을 보호 관리한다.In the battery management system (BMS) or fuel cell electric vehicle of the electric vehicle, the stack voltage monitor (SVM) which detects the cell voltage of the fuel cell stack is a state of charge (SOC). And the cell voltage of the fuel cell stack to provide information to the driver or user. At this time, the battery management system (BMS) calculates the remaining capacity of the battery, calculates the command values such as the charging current, the charging voltage, etc. to the charging device at the time of charging according to the state of the battery, and transfers them to the charging device. Control the device and perform battery protection. In addition, the stack voltage monitor (SVM) monitors the voltage and current of the fuel cell to determine the state of the fuel cell, transmits information to the upper controller through communication, and protects and manages them.

일반적으로 전지관리시스템(BMS)에서 축전지 전압을 검출하기 위하여 사용하는 방법은 오피엠프(OP Amp.)를 사용하는 방법과 릴레이(Relay) 및 콘덴서(Condenser)를 이용하는 방법이 있다. 그 중 릴레이 및 콘덴서를 이용하는 방법은 릴레이를 이용하여 축전지의 전압을 콘덴서에 충전시키고, 이 충전전압을 아날로그/디지털 변환기(A/D Convertor)로 변환하여 검출한다.In general, a method for detecting a battery voltage in a battery management system (BMS) includes a method using an OP Amp and a method using a relay and a condenser. Among them, a relay and a capacitor are used to charge the capacitor's voltage to the capacitor using a relay, and convert the charge voltage into an analog / digital converter to detect the voltage.

그러나, 상술한 바와 같은 전압검출 방법은 처음 전압검출 시간과 마지막 전압검출 시간 사이의 시간차가 크게 발생하여 전기자동차 및 하이브리드 전기자동차와 같이 전압 및 전류가 급격하게 큰 폭으로 변동하는 시스템에서는 동시에 여러채널의 정확한 전압검출이 불가능하여 전지관리시스템(BMS)의 기능 수행이 어려운 단점이 있다. 또한, 그에 따라 축전지의 수명을 단축하거나 보호기능 상실로 축전지 기능을 마비시키거나 연료전지 셀(Cell)을 손상시키는 등의 문제점이 있다.However, the above-described voltage detection method has a large time difference between the first voltage detection time and the last voltage detection time, so that in a system in which the voltage and current fluctuate widely, such as an electric vehicle and a hybrid electric vehicle, several channels simultaneously. It is difficult to perform the function of the battery management system (BMS) because it is impossible to accurately detect the voltage. In addition, there are problems such as shortening the life of the battery or paralyzing the battery function due to loss of protection function or damaging the fuel cell.

이에, 본 발명의 목적은 전지관리시스템(BMS) 또는 스택전압모니터(SVM)에서 축전지 또는 연료전지의 전압을 동일한 시간에 검출할 수 있도록 함으로써 전압 및 전류의 변화가 시간에 따라 큰 폭으로 랜덤하게 변동하는 시스템에서 축전지 또는 연료전지의 수명을 연장시키고, 축전지 또는 연료전지의 고장을 방지할 수 있도록 한 연료전지 및 전기자동차용 축전지의 전압검출 시스템 및 전압검출 방법을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to enable the battery management system (BMS) or the stack voltage monitor (SVM) to detect the voltage of a storage battery or a fuel cell at the same time, so that the voltage and current changes largely and randomly with time. The present invention provides a voltage detection system and a voltage detection method for a fuel cell and an electric vehicle storage battery, which can prolong the life of a storage battery or a fuel cell and prevent failure of the storage battery or a fuel cell in a fluctuating system.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 연료전지 및 전기자동차용 축전지의 전압검출 시스템은, 순수전기 자동차 및 하이브리드 전기자동차의 전지관리시스템(BMS) 또는 연료전지 전기자동차의 스택전압모니터(SVM)에 있어서, 상기 순수전기 자동차 및 하이브리드 전기자동차의 축전지 또는 연료전지 전기자동 차의 연료전지 스택과의 전원을 분리하고, 상기 축전지 또는 연료전지 스택으로부터 전압을 검출하는 포토모스 릴레이부와; 상기 포토모스 릴레이부로부터 다 수개의 채널을 선택하여 검출된 아날로그 전압신호를 동일 시간대에 수신하고, 상기 수신된 아날로그 전압신호를 제어부에 전송하는 멀티플렉서부와; 상기 멀티플렉서부로부터 수신된 다 수개의 아날로그 전압신호를 디지털 전압신호로 변환하고, 상기 전압신호를 수집·가공하여 각종 시퀀스를 제어하는 제어부로 구성된다.In order to achieve the above object, the voltage detection system of a fuel cell and an electric vehicle storage battery according to the present invention includes a battery management system (BMS) of a pure electric vehicle and a hybrid electric vehicle or a stack voltage monitor (SVM) of a fuel cell electric vehicle. A photomoss relay unit for separating a power supply from a fuel cell stack of a storage battery or a fuel cell electric vehicle of the pure electric vehicle and the hybrid electric vehicle, and detecting a voltage from the storage battery or the fuel cell stack; A multiplexer unit which selects a plurality of channels from the photomoss relay unit to receive the detected analog voltage signal at the same time, and transmits the received analog voltage signal to a controller; And a control unit for converting a plurality of analog voltage signals received from the multiplexer unit into digital voltage signals, collecting and processing the voltage signals to control various sequences.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 연료전지 및 전기자동차용 축전지의 전압검출 방법은, 순수전기 자동차 및 하이브리드 전기자동차의 전지관리시스템(BMS) 또는 연료전지 전기자동차의 스택전압모니터(SVM)에서의 전압검출 방법에 있어서, 제어 전원이 인가되면 초기화를 수행한 후 순수전기 자동차 및 하이브리드 전기자동차의 축전지 또는 연료전지 전기자동차의 연료전지 스택과 연결된 포토모스 릴레이부를 턴-오프하는 단계와; 상기 포토모스 릴레이부가 턴-오프되면, 설정된 시간이 경과된 후 멀티플렉서부와 연결된 포토모스 릴레이를 턴-온하는 단계와; 상기 포토모스 릴레이의 턴-온이 완료되면, 제어부에서 상기 멀티플렉서부를 제어하여 아날로그 전압신호를 입력받아 디지털 전압신호로 변환하는 단계와; 상기 신호변환이 완료되면, 상기 제어부에서 데이터를 처리한 후 그 결과 또는 디지털 전압신호를 상위제어기나 사용자 PC에 전송하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, the voltage detection method for a fuel cell and an electric vehicle storage battery according to the present invention includes a battery management system (BMS) of a pure electric vehicle and a hybrid electric vehicle or a stack voltage monitor (SVM) of a fuel cell electric vehicle. In the voltage detection method in), the step of performing the initialization when the control power is applied and turning off the photomos relay unit connected to the fuel cell stack of the storage battery or fuel cell electric vehicle of a pure electric vehicle and a hybrid electric vehicle; When the photomoss relay unit is turned off, turning on the photomoss relay connected to the multiplexer unit after a set time elapses; When the turn-on of the photomos relay is completed, controlling the multiplexer to convert an analog voltage signal into a digital voltage signal; When the signal conversion is completed, the step of processing the data in the control unit and the result or the step of transmitting a digital voltage signal to the host controller or the user PC.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 연료전지 및 전기자동차용 축전지의 전압검출 시스템 의 블럭도이다.1 is a block diagram of a voltage detection system of a fuel cell and an electric vehicle storage battery according to the present invention.

도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 연료전지 및 전기자동차용 축전지의 전압검출 시스템(1)은, 축전지(Battery)에 저장된 전기에너지를 전원으로 하는 순수전기 자동차 및 하이브리드 전기자동차, 또는 연료전지(Fuel Cell)에 저장된 전기에너지를 에너지원으로 하는 연료전지 전기자동차의 전압검출을 위한 시스템이다.Referring to FIG. 1, the voltage detection system 1 of a fuel cell and an electric vehicle storage battery according to the present invention includes a pure electric vehicle and a hybrid electric vehicle, or fuel, powered by electric energy stored in a battery. A system for voltage detection of a fuel cell electric vehicle using electric energy stored in a fuel cell as an energy source.

상기 순수전기 자동차 및 하이브리드 전기자동차는 전지관리시스템(BMS : Battery Management System)에서 축전지의 전압, 전류, 온도 등을 검출하여 축전지의 충전상태(SOC : State Of Charge)를 계산하여 운전자 또는 사용자에게 표시하여 주고, 축전지의 전류 충전모드에서는 충전기에 축전지 상태에 따라 충전 전류 명령 및 축전지를 보호 관리한다.The pure electric vehicle and the hybrid electric vehicle detect the voltage, current, temperature, etc. of the battery in a battery management system (BMS) to calculate the state of charge (SOC) of the battery and display it to the driver or user. In the current charging mode of the battery, the charging current command and the battery are protected and managed according to the state of the battery in the charger.

그리고, 상기 연료전지 전기자동차는 스택전압모니터(SVM : Stack Voltage Monitor)에서 연료전지 스택(Stack)에 포함된 각 셀(Cell)의 전압, 전류, 온도 등을 검출하여 그 데이터를 연료전지 제어기에 통신을 통하여 전송한다.The fuel cell electric vehicle detects the voltage, current, temperature, etc. of each cell included in the fuel cell stack by using a stack voltage monitor (SVM) and transmits the data to the fuel cell controller. Send through communication.

본 발명에 따른 전압검출 시스템(1)은 이러한 전지관리시스템(BMS) 또는 스택전압모니터(SVM)에서, 순수전기 자동차 및 하이브리드 전기자동차의 축전지(10) 또는 연료전지 스택(10)과 제어부(40)의 전원을 분리하고 전압을 검출하는 포토모스 릴레이(PhotoMOS Relay)부(20)와, 포토모스 릴레이부(20)로부터 각각의 신호를 제어부(40)에 전달하여 주는 멀티플렉서(Multiplexer)부(30)와, 아날로그(Analog) 전압신호를 디지털(Digital) 전압신호로 변환시키고 각종 시퀀스(Sequence)를 제어 하는 제어부(40)로 구성된다.In the battery management system (BMS) or the stack voltage monitor (SVM), the voltage detection system 1 according to the present invention includes a storage battery 10 or a fuel cell stack 10 and a controller 40 of a pure electric vehicle and a hybrid electric vehicle. PhotoMOS Relay unit 20 for disconnecting the power supply and detecting the voltage, and a multiplexer unit 30 for transmitting the respective signals from the PhotoMOS relay unit 20 to the control unit 40. And a control unit 40 for converting an analog voltage signal into a digital voltage signal and controlling various sequences.

상기 포토모스 릴레이부(20)는 순수전기 자동차 및 하이브리드 전기자동차의 축전지 또는 연료전지 전기자동차의 연료전지 스택(10)과의 전원을 분리하고, 상기 축전지 또는 연료전지 스택(10)으로부터 전압을 검출한다.The photomoss relay unit 20 separates a power supply from a fuel cell stack 10 of a storage battery or a fuel cell electric vehicle of a pure electric vehicle and a hybrid electric vehicle, and detects a voltage from the storage battery or the fuel cell stack 10. do.

그리고, 상기 멀티플렉서부(30)는 상기 포토모스 릴레이부(20)로부터 다 수개의 채널(Channel)을 선택하여 검출된 아날로그 전압신호를 동일 시간대에 수신하고, 상기 수신된 아날로그 전압신호를 제어부(40)에 전송한다.The multiplexer unit 30 selects a plurality of channels from the photomoss relay unit 20 to receive the detected analog voltage signals at the same time period, and receives the received analog voltage signals from the controller 40. To be sent).

또한, 상기 제어부(40)는 멀티플렉서부(30)로부터 수신된 다 수개의 아날로그 전압신호를 디지털 전압신호로 변환하고, 상기 전압신호를 수집·가공하여 각종 시퀀스를 제어한다. 이때, 상기 제어부(40)는 변환시킨 디지털 전압신호를 이용하여 축전지(10)의 충전상태(SOC : State Of Charge) 또는 연료전지 스택(10)의 전압을 연산하고, 축전지 또는 연료전지 셀(Cell)의 이상 유·무를 판별하는 등의 데이터 처리를 수행하고, 그 결과 또는 가동되지 않은 디지털 신호를 상위제어기 또는 사용자 PC(50) 등에 CAN 또는 RS232 통신을 통하여 전송한다.In addition, the control unit 40 converts a plurality of analog voltage signals received from the multiplexer unit 30 into digital voltage signals, and collects and processes the voltage signals to control various sequences. In this case, the controller 40 calculates the state of charge (SOC) of the storage battery 10 or the voltage of the fuel cell stack 10 by using the converted digital voltage signal, and stores the storage battery or the fuel cell cell. Data processing such as determining whether there is an abnormality or not, and transmitting the result or unoperated digital signal to the host controller or the user PC 50 through CAN or RS232 communication.

상기와 같은 구성으로 이루어진 전기자동차의 전압검출 시스템의 작용 및 효과를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Referring to the accompanying drawings, the operation and effects of the voltage detection system of the electric vehicle having the above configuration are as follows.

도 2는 본 발명에 따른 연료전지 및 전기자동차용 축전지의 전압검출 방법의 흐름도이다.2 is a flowchart of a voltage detection method of a fuel cell and an electric vehicle storage battery according to the present invention.

도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 연료전지 및 전기자동차용 축전지의 전압검출 방법은, 순수전기 자동차, 하이브리드 전기자동차 및 무정전 전원공 급 장치(UPS : Uninterruptible Power Supply) 등과 같이 다량의 축전지를 직렬로 연결하여 사용하는 시스템에서 축전지의 충전상태(SOC)를 계산하여 운전자 또는 사용자에게 표시하여 주고 축전지를 보호관리하는 장치인 전지관리시스템(BMS)에서의 축전지 전압검출 방법, 또는 연료전지 전기자동차의 연료전지 스택에 포함된 각 셀의 전압, 전류, 온도 등을 검출하여 그 데이터를 연료전지 제어기에 통신을 통하여 전송하는 스택전압모니터(SVM)에서의 연료전지 전압검출 방법이다.Referring to FIG. 2, the voltage detection method of the fuel cell and the battery for an electric vehicle according to the present invention includes a large amount of storage battery such as a pure electric vehicle, a hybrid electric vehicle, and an uninterruptible power supply (UPS). To detect the battery's state of charge (SOC) of the battery and display it to the driver or user and to protect and control the battery, and to detect the battery voltage in the battery management system (BMS), or fuel cell electricity. A fuel cell voltage detection method in a stack voltage monitor (SVM) that detects a voltage, a current, a temperature, and the like of each cell included in a fuel cell stack of an automobile and transmits the data to the fuel cell controller through communication.

먼저, 전지관리시스템(BMS) 또는 스택전압모니터(SVM)에 제어 전원이 인가되면 시스템을 초기화시키고(S201), 초기화가 완료된 후 순수전기 자동차 및 하이브리드 전기자동차의 축전지 또는 연료전지 전기자동차의 연료전지 스택(10)과 연결된 포토모스 릴레이부(20)를 턴-오프(Turn-Off)한다(S202).First, when control power is applied to the battery management system (BMS) or the stack voltage monitor (SVM), the system is initialized (S201), and after the initialization is completed, the battery or fuel cell of a pure electric vehicle and a hybrid electric vehicle is a fuel cell of an electric vehicle. The photomoss relay unit 20 connected to the stack 10 is turned off (Turn-Off) (S202).

상기 턴-오프가 이루어지면, 포토모스 릴레이부(20)는 전압검출을 위한 측정대상이 되는 축전지 또는 연료전지 스택(10)의 아날로그 전압신호를 분리한다. 이때, 상기 포토모스 릴레이부(20)에 포함된 콘덴서에 충전되어 있는 아날로그 전압신호는 그대로 유지되고, 포토모스 릴레이부(20)를 턴-오프하는 순간 상기 분리된 축전지 또는 연료전지 스택(10)의 수십에서 100채널 이상의 아날로그 전압신호를 동시에 검출한다.When the turn-off is performed, the photomoss relay unit 20 separates the analog voltage signal of the storage battery or fuel cell stack 10 to be measured for voltage detection. In this case, the analog voltage signal charged in the capacitor included in the photomoss relay unit 20 is maintained as it is, and the separated storage battery or fuel cell stack 10 at the moment of turning off the photomoss relay unit 20. Detects analog voltage signals of more than 100 channels at tens of times.

상기 포토모스 릴레이부(20)가 턴-오프된 후, 설정된 시간이 경과되면 멀티플렉서부(30)와 연결된 포토모스 릴레이를 턴-온(Turn-On)한다(S204)(S206).After the photomoss relay unit 20 is turned off, when the set time elapses, the photomoss relay connected to the multiplexer unit 30 is turned on (Surn-On) (S204) (S206).

상기 포토모스 릴레이의 턴-온이 완료되면, 제어부(40)에서 멀티플렉서부(30)의 멀티플렉서를 제어하여 아날로그/디지털 변환기에 아날로그 전 압신호를 입력받아 디지털 전압신호로 변환한다(S208).When the turn-on of the photomos relay is completed, the control unit 40 controls the multiplexer of the multiplexer unit 30 to receive an analog voltage signal to the analog-to-digital converter to convert the digital voltage signal (S208).

상기 신호변환이 완료되면(S210), 상기 제어부(40)에서 변환된 디지털 전압신호를 바탕으로 데이터를 처리한 후, 그 결과 또는 가공되지 않은 디지털 전압신호를 상위제어기나 사용자 PC(50)에 CAN 또는 RS232 통신을 통하여 전송한다(S212)(S214).When the signal conversion is completed (S210), after processing the data based on the digital voltage signal converted in the control unit 40, the resulting or unprocessed digital voltage signal CAN to the host controller or user PC (50) Or it transmits via RS232 communication (S212) (S214).

이때, 변환된 디지털 전압신호는 제어부(40)의 마이크로프로세서에 의해 축전지(10)의 충전상태(SOC : State Of Charge)를 연산하고, 연료전지 셀(Cell)의 전압을 검출하여 이상 유·무를 판별하는 등의 여러가지 데이터 처리에 사용된다.At this time, the converted digital voltage signal calculates the state of charge (SOC) of the storage battery 10 by a microprocessor of the controller 40, detects the voltage of the fuel cell cell, and checks for abnormality. It is used for various data processing such as discrimination.

따라서, 본 발명에 따른 전기자동차의 전압검출 시스템(1)은 수십 개의 아날로그 전압신호를 동일 시간대에 디지털 전압신호로 변환하여 그 신호를 수집 가공하여 순수전기 자동차 및 하이브리드 전기자동차의 축전지의 충전상태를 정확히 예측함으로써 축전지의 수명을 극대화시킨다. 또한, 급격하게 부하가 변동하는 연료전지 전기자동차의 연료전지 셀의 전압을 정확하게 감시하여 최적 제어로 연료전지의 효율을 향상시키고, 이상현상 발생으로 인한 셀의 손상을 방지할 수 있다.Therefore, the voltage detection system 1 of the electric vehicle according to the present invention converts dozens of analog voltage signals into digital voltage signals at the same time and collects the signals to process the state of charge of the battery of the pure electric vehicle and the hybrid electric vehicle. Accurate predictions maximize battery life. In addition, by accurately monitoring the voltage of the fuel cell of the fuel cell electric vehicle that the load fluctuates rapidly, it is possible to improve the efficiency of the fuel cell by the optimal control, and to prevent damage to the cell due to abnormal phenomenon.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 연료전지 및 전기자동차용 축전지의 전압검출 시스템 및 전압검출 방법에 대한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is just one embodiment of a voltage detection system and a voltage detection method of a fuel cell and an electric vehicle storage battery according to the present invention, anyone skilled in the art to which the present invention belongs to various changes It will be said that there is a technical spirit of the present invention to the extent that it can be implemented.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 연료전지 및 전기자동차용 축전 지의 전압검출 시스템 및 전압검출 방법은, 순수전기 자동차와 하이브리드 전기자동차 또는 연료전지 전기자동차 등과 같이 전압 및 전류의 변화가 시간에 따라 랜덤하게 큰 폭으로 급변하는 시스템에서 축전지 또는 연료전지의 수명을 연장시키고, 축전지 또는 연료전지의 고장을 방지하거나 고장 가능성을 사용자에게 통보함으로써 시스템의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the voltage detection system and the voltage detection method of the battery for fuel cells and electric vehicles according to the present invention, such as a pure electric vehicle, a hybrid electric vehicle or a fuel cell electric vehicle changes in voltage and current with time It is possible to improve the reliability of the system by prolonging the life of the battery or fuel cell, preventing the failure of the battery or the fuel cell, or notifying the user of the possibility of failure in a rapidly changing system.

Claims (4)

순수전기 자동차 및 하이브리드 전기자동차의 전지관리시스템(BMS : Battery Management System) 또는 연료전지 전기자동차의 스택전압모니터(SVM : Stack Voltage Monitor)에 있어서,In the battery management system (BMS) of a pure electric vehicle and a hybrid electric vehicle or a stack voltage monitor (SVM) of a fuel cell electric vehicle, 상기 순수전기 자동차 및 하이브리드 전기자동차의 축전지(Battery) 또는 연료전지 전기자동차의 연료전지 스택(Stack)과의 전원을 분리하고, 상기 축전지 또는 연료전지 스택으로부터 전압을 검출하는 포토모스 릴레이(PhotoMOS Relay)부;PhotoMOS Relay for separating a power supply from a battery or a fuel cell stack of a fuel cell electric vehicle and detecting a voltage from the battery or fuel cell stack. part; 상기 포토모스 릴레이부로부터 다 수개의 채널(Channel)을 선택하여 검출된 아날로그(Analog) 전압신호를 동일 시간대에 수신하고, 상기 수신된 아날로그 전압신호를 제어부에 전송하는 멀티플렉서(Multiplexer)부; 및A multiplexer unit which selects a plurality of channels from the photomoss relay unit to receive the detected analog voltage signal at the same time and transmits the received analog voltage signal to a controller; And 상기 멀티플렉서부로부터 수신된 다 수개의 아날로그 전압신호를 디지털(Digital) 전압신호로 변환하고, 상기 전압신호를 수집·가공하여 각종 시퀀스(Sequence)로서 축전지의 충전상태 또는 연료전지 스택의 전압을 연산하거나, 축전지 또는 연료전지 셀의 이상유무를 판별하는 제어동작을 수행하는 제어부로 구성됨을 특징으로 하는 연료전지 및 전기자동차용 축전지의 전압검출 시스템.Converts a plurality of analog voltage signals received from the multiplexer unit into digital voltage signals, collects and processes the voltage signals, and calculates the state of charge of the battery or the voltage of the fuel cell stack as various sequences. And a control unit configured to perform a control operation for determining whether there is an abnormality of the storage battery or the fuel cell, and the voltage detection system of the storage battery for the fuel cell and the electric vehicle. 순수전기 자동차 및 하이브리드 전기자동차의 전지관리시스템(BMS) 또는 연료전지 전기자동차의 스택전압모니터(SVM)에서의 전압검출 방법에 있어서,In the voltage detection method of a battery management system (BMS) of a pure electric vehicle and a hybrid electric vehicle or a stack voltage monitor (SVM) of a fuel cell electric vehicle, 제어 전원이 인가되면 상기 전지관리시스템 또는 스택전압모니터의 초기화를 수행한 후 순수전기 자동차 및 하이브리드 전기자동차의 축전지 또는 연료전지 전기자동차의 연료전지 스택과 연결된 포토모스 릴레이부를 제어부가 턴-오프(Turn-Off)시키는 단계;After the control power is applied, the control unit turns off the photomos relay unit connected to the fuel cell stack of the battery cell or the fuel cell electric vehicle of a pure electric vehicle and a hybrid electric vehicle after initializing the battery management system or the stack voltage monitor. -Off); 상기 포토모스 릴레이부가 턴-오프되면, 설정된 시간이 경과된 후 멀티플렉서부와 연결된 포토모스 릴레이를 제어부가 턴-온(Turn-On)시키는 단계;If the photomoss relay unit is turned off, turning on the photomoss relay connected to the multiplexer unit by a control unit after a set time elapses; 상기 포토모스 릴레이의 턴-온이 완료되면, 제어부에서 상기 멀티플렉서부를 제어하여, 상기 멀티플렉서부로부터 아날로그 전압신호를 입력받은 후 이를 디지털 전압신호로 변환하는 단계; 및When the turn-on of the photomos relay is completed, controlling a multiplexer unit to control the multiplexer unit, and receiving an analog voltage signal from the multiplexer unit and converting the analog voltage signal into a digital voltage signal; And 상기 디지털 전압신호로의 변환이 완료되면, 상기 제어부에서 데이터를 처리한 후 그 결과 또는 상기 변환된 디지털 전압신호를 상위제어기나 사용자 PC에 전송하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 연료전지 및 전기자동차용 축전지의 전압검출 방법.And when the conversion to the digital voltage signal is completed, after the data is processed by the control unit, transferring the result or the converted digital voltage signal to an upper controller or a user PC. Voltage detection method for storage battery. 청구항 2에 있어서, 상기 축전지 또는 연료전지 스택과 연결된 포토모스 릴레이부를 턴-오프하는 단계에서,The method according to claim 2, In the step of turning off the photomoss relay unit connected to the storage battery or fuel cell stack, 상기 포토모스 릴레이부가 제어부에 의해 턴-오프되면, 상기 포토모스 릴레이부는 다수개의 채널 선택을 통해 각 채널에 해당하는 상기 축전지 또는 연료전지 스택의 아날로그 전압신호를 각각 분리하고, 상기와 같이 각각 분리된 아날로그 전압신호를 동시에 검출함을 특징으로 하는 연료전지 및 전기자동차용 축전지의 전압검출 방법.When the photomoss relay unit is turned off by the controller, the photomoss relay unit separates the analog voltage signal of the storage battery or the fuel cell stack corresponding to each channel by selecting a plurality of channels, respectively, A voltage detection method for a fuel cell and a battery for an electric vehicle, characterized by simultaneously detecting analog voltage signals. 청구항 2에 있어서, 상기 제어부에서 데이터를 처리한 후 그 결과 또는 디지털 전압신호를 상위제어기나 사용자 PC에 전송하는 단계에서,The method of claim 2, wherein after the data is processed by the controller, in the step of transmitting the result or the digital voltage signal to an upper controller or a user PC, 상기 제어부는 디지털 전압신호를 이용하여 축전지의 충전상태(SOC : State Of Charge)를 연산하고 연료전지 스택의 셀전압을 검출하며, 축전지 또는 연료전지 셀(Cell)의 이상 유·무를 판별하는 데이터 처리를 수행함을 특징으로 하는 연료전지 및 전기자동차용 축전지의 전압검출 방법.The controller calculates a state of charge (SOC) of the storage battery using a digital voltage signal, detects a cell voltage of the fuel cell stack, and processes data to determine whether there is an abnormality of the storage battery or the fuel cell. Voltage detection method of a fuel cell and a battery for an electric vehicle, characterized in that to carry out.
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