KR101289608B1 - 배터리 관리 시스템용 배터리 전압 균등제어 분리형 보드 - Google Patents

배터리 관리 시스템용 배터리 전압 균등제어 분리형 보드 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배터리 관리 시스템(BMS; Battery Management System) 보드를 효율적으로 배터리 전압 균등 제어부를 배터리 관리 시스템 보드에서 분리 및 장착 할 수 있는 배터리 관리 시스템용 배터리 전압 균등제어 분리형 보드를 제공하기 위한 것으로, 외부 배터리와 연결되어 2차 전지의 기능을 제공하여 전기자동차 또는 하이브리드 전기자동차에 전기에너지를 제공하는 배터리 관리 시스템 보드와, 상기 배터리 관리 시스템 보드에 형성된 제 1 연결 커넥터에 분리 및 장착 가능한 제 2 연결 커넥터를 구성하고, 상기 배터리 관리 시스템 보드와 연결되는 외부 배터리 간의 전압 편차가 발생되는 배터리 전압을 균등하게 보정하는 배터리 전압 균등 제어 보드를 포함하여 구성된 배터리 관리 시스템용 배터리 전압 균등제어 분리형 보드에 있어서, 상기 배터리 관리 시스템 보드는 배터리 전압 균등 제어 보드와 분리 및 장착을 통해 전기적 연결을 제공하는 제 1 연결 커넥터와, 연결되는 외부 배터리 각각의 전압을 측정하는 배터리 전압측정부와, 연결되는 외부 배터리 각각의 전류를 측정하는 전류측정부와, 연결되는 외부 배터리 각각의 온도를 측정하는 온도측정부 등을 포함하여 구성된다.

Description

배터리 관리 시스템용 배터리 전압 균등제어 분리형 보드{Separate board for the battery voltage balancing control BMS(Battery Management System)}
본 발명은 전기자동차 또는 하이브리드 전기 자동차에 사용하는 2차 전지 팩에 사용하는 배터리 관리 시스템(BMS; Battery Management System)의 배터리 균등 제어 분리형 보드에 관한 것으로, 특히 배터리 관리 시스템 보드에서 효율적으로 배터리 전압 균등 제어부를 분리하여 교체할 수 있는 배터리 관리 시스템용 배터리 전압 균등제어 분리형 보드에 관한 것이다.
하이브리드 전기자동차(HEV; Hybrid Electric Vehicle)는 자동차의 구동 에너지를 기존의 자동차와 같이 화석연료의 연소로부터가 아닌 전기에너지로부터 얻는 자동차로서, 자동차에서의 배기가스가 전혀 없으며, 소음이 아주 작은 장점이 있다. 이러한 전기자동차는 1873년 가솔린 자동차보다 먼저 제작되었으나, 배터리의 무거운 중량, 충전에 걸리는 시간 등의 문제 때문에 실용화되지 못하다가 최근 공해문제가 심각해지면서 다시 개발이 되고 있다.
이와 같은 전기자동차는 엔진이 전기모터로 대체된 것 외에 내연기관 자동차들과 약간씩 차이가 있다. 그러나 가장 큰 문제는 에너지의 공급원인 배터리이며, 배터리의 경량, 소형화 및 짧은 충전시간은 전기자동차가 실용화되기 위한 필수적인 선결 조건이 된다.
또한, 하이브리드(hybrid) 전기자동차는 내연 엔진과 전기 자동차의 배터리 엔진을 동시에 장착하거나, 차체의 무게를 최소적으로 줄여 공기의 저항을 최소화하는 등 기존의 일반 차량에 비해 연비 및 유해가스 배출량을 획기적으로 줄인 차세대 자동차를 말한다. 따라서 하이브리드 전기자동차는 많을 경우 유해가스를 기존의 차량보다 90% 이상 줄일 수 있고, 대도시의 공기와 주변 환경을 개선할 수 있으며, 교통통제, 도로계획 등과도 잘 부합되기 때문에 환경자동차로도 불린다.
이와 같은 전기자동차 또는 하이브리드 전기자동차는 일반적으로 리튬 전지와 같은 2차 전지를 사용하여 전기에너지를 충전시킨다.
그런데, 전기자동차 또는 하이브리드 전기자동차에 사용되는 2차 전지는 일반적인 자동차의 연료에 비하여 가격이 비싸기 때문에, 전기자동차 또는 하이브리드 전기자동차의 사용자 입장에서는 2차 전지를 구입하는데 부담이 있으며, 그로 인해 2차 전지의 보급이 용이하지 않다는 문제점이 있다.
따라서 최근에는 2차 전지의 보급에 대한 대안으로 2차 전지 팩을 전기자동차 또는 하이브리드 전기자동차의 사용자에게 임대하는 사업이 등장하였다. 그러나 이처럼 전기자동차 또는 하이브리드 전기자동차에 2차 전지 팩을 사용할 경우 시간이 지나면서 각각의 배터리 간에 전압 편차가 발생하게 되는데, 이러한 전압 편차가 발생된 배터리 전압을 균등하게 만들기 위해서 도 1과 같이, 배터리 전압측정부(11), 전류측정부(12), 온도측정부(13), 연산 및 마이컴부(14), 통신부(15), 제어부(16) 및 파워부(17)를 구성하고 있는 배터리 관리 시스템 보드에 일체형으로 배터리 전압 균등 제어부(20)가 포함되어 있는 일체형 배터리 관리 시스템 일체형 보드(10)가 사용된다.
그러나 상기 배터리 전압 균등 제어부(20)의 위치는 배터리 관리 시스템 일체형 보드(10) 위에 고정되도록 자리 잡고 있어 배터리 전압의 균등제어가 필요 없을 경우 및 배터리(30)의 종류, 사양이 바뀌면서 균등 제어 부품 및 균등 제어 방법 등을 교체하는 경우에 배터리 관리 시스템 일체형 보드(10)에 있는 배터리 전압 균등 제어부(20)가 있는 배터리 관리 시스템 일체형 보드(10)는 효율적으로 사용할 수 없는 문제점이 있었다.
(특허문헌 1) 공개특허공보 제10-2003-0037642호(2003.05.14)
따라서 본 발명은 상기 상술한 바와 같이 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 배터리 관리 시스템(BMS; Battery Management System) 보드를 효율적으로 배터리 전압 균등 제어부를 배터리 관리 시스템 보드에서 분리 및 장착 할 수 있는 배터리 관리 시스템용 배터리 전압 균등제어 분리형 보드를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 관리 시스템용 배터리 전압 균등제어 분리형 보드의 특징은,
외부 배터리와 연결되어 2차 전지의 기능을 제공하여 전기자동차 또는 하이브리드 전기자동차에 전기에너지를 제공하는 배터리 관리 시스템 보드와, 상기 배터리 관리 시스템 보드에 형성된 제 1 연결 커넥터에 분리 및 장착 가능한 제 2 연결 커넥터를 구성하고, 상기 배터리 관리 시스템 보드와 연결되는 외부 배터리 간의 전압 편차가 발생되는 배터리 전압을 균등하게 보정하는 배터리 전압 균등 제어 보드를 포함하여 구성된 배터리 관리 시스템용 배터리 전압 균등제어 분리형 보드에 있어서,
상기 배터리 관리 시스템 보드는
배터리 전압 균등 제어 보드와 분리 및 장착을 통해 전기적 연결을 제공하는 제 1 연결 커넥터와,
연결되는 외부 배터리 각각의 전압을 측정하는 배터리 전압측정부와,
연결되는 외부 배터리 각각의 전류를 측정하는 전류측정부와,
연결되는 외부 배터리 각각의 온도를 측정하는 온도측정부와,
배터리 관리 시스템 보드의 동작을 처리 및 관리하는 연산 및 마이컴부와,
연결되는 외부 배터리의 상태정보를 외부 배터리 관리부 및 처리부로 제공하는 통신부와,
전기자동차 또는 하이브리드 전기자동차의 구동부와 연결되어 전기에너지를 제공하는 파워부와,
상기 파워부를 통한 전기자동차 또는 하이브리드 전기자동차로 제공되는 전기에너지의 크기를 제어하는 제어부를 포함하여 구성된다.
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이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 배터리 관리 시스템용 배터리 전압 균등제어 분리형 보드는 배터리 관리 시스템(BMS; Battery Management System) 보드를 효율적으로 배터리 전압 균등 제어부를 배터리 관리 시스템 보드에서 사용하면서, 필요에 따라 분리 및 장착 할 수 있도록 구성되어 배터리 균등 수동 제어 방법 및 능동 제어 방법을 배터리 및 가격에 따라 선택할 수 있도록 하는 구성에 탁월한 효과가 있다.
도 1 은 기존의 배터리 관리 시스템 일체형 보드의 구조를 나타낸 구성도
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 관리 시스템용 배터리 전압 균등제어 분리형 보드의 구조를 나타낸 구성도
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 관리 시스템용 배터리 전압 균등제어 분리형 보드가 분리된 상태를 나타낸 구성도
도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 관리 시스템용 배터리 전압 균등제어 분리형 보드가 장착된 상태를 나타낸 구성도
본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
본 발명에 따른 배터리 관리 시스템용 배터리 전압 균등제어 분리형 보드의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록하며 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 관리 시스템용 배터리 전압 균등제어 분리형 보드의 구조를 나타낸 구성도이다.
도 2와 같이, 배터리 전압 균등제어 분리형 보드는 외부 배터리(30)와 연결되어 2차 전지의 기능을 제공하여 전기자동차 또는 하이브리드 전기자동차에 전기에너지를 제공하는 배터리 관리 시스템 보드(100)와, 상기 배터리 관리 시스템 보드(100)에 형성된 제 1 연결 커넥터(300)에 분리 및 장착 가능한 제 2 연결 커넥터를 구성하고, 상기 배터리 관리 시스템 보드(100)와 연결되는 외부 배터리(30) 간의 전압 편차가 발생되는 배터리 전압을 균등하게 보정하는 배터리 전압 균등 제어 보드(200)로 구성된다.
이때, 상기 배터리(30)는 리튬계열 배터리 및 니켈수소, 납축전지로 구성된다.
또한 상기 배터리 관리 시스템 보드(100)는 배터리 전압 균등 제어 보드(200)와 분리 및 장착을 통해 전기적 연결을 제공하는 제 1 연결 커넥터(300)와, 연결되는 외부 배터리(30) 각각의 전압을 측정하는 배터리 전압측정부(110)와, 연결되는 외부 배터리(30) 각각의 전류를 측정하는 전류측정부(120)와, 연결되는 외부 배터리(30) 각각의 온도를 측정하는 온도측정부(130)와, 배터리 관리 시스템 보드(100)의 동작을 처리 및 관리하는 연산 및 마이컴부(140)와, 연결되는 외부 배터리(30)의 상태정보를 외부 배터리 관리부 및 처리부(미도시)로 제공하는 통신부(150)와, 전기자동차 또는 하이브리드 전기자동차의 구동부와 직접 연결되어 전기에너지를 제공하는 파워부(170)와, 상기 파워부(170)를 통한 전기자동차 또는 하이브리드 전기자동차로 제공되는 전기에너지의 크기를 제어하는 제어부(160)로 구성된다.
이와 같은 구성을 통해, 관리자는 사용되는 배터리 관리 시스템 보드(100)에 배터리 균등제어가 필요 없는 경우에는 도 3a와 같이, 배터리 관리 시스템 보드(100)와 배터리 전압 균등 제어 보드(200)를 분리한 후, 배터리 관리 시스템의 동작 모드를 수행한다. 그리고 사용되는 배터리 관리 시스템 보드(100)에 배터리 균등제어가 필요한 경우에는 도 3b와 같이, 배터리 관리 시스템 보드(100)에 배터리 전압 균등 제어 보드(200)를 장착한 후, 배터리 관리 시스템의 동작 모드를 수행한다.
이러한 과정에 따라, 관리자는 연결되는 외부 배터리(30)의 종류 및 균등제어 사양(수동형, 능동형)이 바뀜에 따라 배터리 관리 시스템 보드(100)의 교체 없이 배터리 관리 시스템 보드(100)에 연결된 배터리 전압 균등 제어 보드(200)를 분리하고, 변경된 배터리 전압 균등 제어 보드를 새롭게 상기 배터리 관리 시스템 보드(100)에 장착하여 사용 가능하게 된다. 따라서 배터리 관리 시스템 보드(100)를 표준형으로 사용할 수 있게 되어 보드 전부를 수정하거나 배터리 균등제어 시간 및 에너지 용량에 따라서 배터리 관리 시스템 보드를 다시 제작 및 개발하지 않아도 된다. 또한 배터리 전압 균등 제어 보드(200)를 배터리 사양에 따라 사용 가능하게 모듈화 할 수 있다.
상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 외부 배터리와 연결되어 2차 전지의 기능을 제공하여 전기자동차 또는 하이브리드 전기자동차에 전기에너지를 제공하는 배터리 관리 시스템 보드와, 상기 배터리 관리 시스템 보드에 형성된 제 1 연결 커넥터에 분리 및 장착 가능한 제 2 연결 커넥터를 구성하고, 상기 배터리 관리 시스템 보드와 연결되는 외부 배터리 간의 전압 편차가 발생되는 배터리 전압을 균등하게 보정하는 배터리 전압 균등 제어 보드를 포함하여 구성된 배터리 관리 시스템용 배터리 전압 균등제어 분리형 보드에 있어서,
    상기 배터리 관리 시스템 보드는
    배터리 전압 균등 제어 보드와 분리 및 장착을 통해 전기적 연결을 제공하는 제 1 연결 커넥터와,
    연결되는 외부 배터리 각각의 전압을 측정하는 배터리 전압측정부와,
    연결되는 외부 배터리 각각의 전류를 측정하는 전류측정부와,
    연결되는 외부 배터리 각각의 온도를 측정하는 온도측정부와,
    배터리 관리 시스템 보드의 동작을 처리 및 관리하는 연산 및 마이컴부와,
    연결되는 외부 배터리의 상태정보를 외부 배터리 관리부 및 처리부로 제공하는 통신부와,
    전기자동차 또는 하이브리드 전기자동차의 구동부와 연결되어 전기에너지를 제공하는 파워부와,
    상기 파워부를 통한 전기자동차 또는 하이브리드 전기자동차로 제공되는 전기에너지의 크기를 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템용 배터리 전압 균등제어 분리형 보드.
















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