KR101358765B1 - Apparatus for managing secondary battery - Google Patents
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Abstract
본 발명은 2차 전지의 관리 장치를 개시한다. 본 발명에 따른 2차 전지 관리 장치는, 2차 전지의 충전전류 또는 방전전류의 흐름을 개폐하는 전류 제어 스위치부; 충방전 장치와의 접속 인터페이스를 제공하는 커넥터부; 상기 충방전 장치와의 통신 인터페이스를 제공하는 통신 단자부; 2차 전지로부터 전원을 공급 받아 전원을 필요로 하는 부품에 인가하는 전원부; 전원 인가 스위치부가 설치되어 상기 2차 전지로부터 공급되는 전원을 상기전원부에 인가 또는 차단하는 전원 공급 라인; 상기 커넥터부를 통한 상기 충방전 장치의 접속 시 상기 통신 단자부를 통해 통신 요구 신호의 수신을 감지하여 상기 전원 인가 스위치부에 턴온 신호를 인가하는 스위치 제어부; 및 상기 전원부와 연결되어 전원 인가 여부에 따라 2차 전지의 관리 동작을 개시 또는 종료하는 제어부를 포함한다.The present invention discloses a management apparatus for a secondary battery. A secondary battery management device according to the present invention includes: a current control switch unit for opening and closing a flow of a charging current or a discharging current of a secondary battery; A connector unit providing a connection interface with the charging / discharging device; A communication terminal unit for providing a communication interface with the charging / discharging device; A power supply unit that receives power from a secondary battery and applies the power to a component requiring power; A power supply line having a power supply switch unit installed to apply or cut off power supplied from the secondary battery to the power supply unit; A switch control unit which senses reception of a communication request signal through the communication terminal unit and applies a turn-on signal to the power applying switch unit when the charging / discharging device is connected through the connector unit; And a control unit connected to the power unit to start or stop the management operation of the secondary battery according to whether the power is applied or not.
Description
본 발명은 2차 전지 관리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 2차 전지의 관리 동작이 필요하지 않은 상태에서는 전원의 소비를 완전히 차단할 수 있는 2차 전지 관리 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
최근 들어, 노트북이나 휴대폰과 같은 모바일 장치, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 자동차와 같은 각종 동력 이동수단, 정전 시 전원을 공급하기 위한 전력 백업 장치, 대용량의 전력을 저장하여 두었다가 다른 장치에 전력을 공급하는 대용량 전력 저장 장치 등에 2차 전지가 폭 넓게 사용되고 있다. BACKGROUND OF THE INVENTION [0002] In recent years, various power transfer means such as a mobile device such as a notebook or a mobile phone, an electric bicycle, an electric vehicle, a hybrid vehicle, a power backup device for supplying power during a power failure, A secondary battery is widely used for a large-capacity power storage device.
다양한 종류의 전지 중에서 리튬을 이용한 전지는 다른 종류의 전지에 비해 에너지 밀도 및 작동 전압이 높고 수명이 길다는 장점을 가지고 있어 가장 많이 사용되고 있다.Among various types of batteries, lithium-based batteries are most widely used because they have a higher energy density and higher operating voltage and longer life than other types of batteries.
2차 전지는 BMS(Battery Management System)라고 불리는 전지 관리 장치와 결합되어 사용된다. 전지 관리 장치는 2차 전지의 충전과 방전을 적정한 수준으로 제어하고 과방전, 과충전, 과열 등의 이상 상황이 발생되면 2차 전지의 충전이나 방전을 중단시켜 2차 전지의 폭발이나 성능의 저하를 방지하는 동작을 수행한다.The secondary battery is used in combination with a battery management device called a BMS (Battery Management System). The battery management device controls the charging and discharging of the secondary battery to an appropriate level, and stops the charging or discharging of the secondary battery when an abnormal situation such as over discharge, overcharge, or overheating occurs, thereby deteriorating the explosion or deterioration of the secondary battery .
2차 전지 관리 장치는 위와 같은 동작을 수행하기 위해 2차 전지로부터 전원을 공급받는 마이크로프로세서를 포함한다. 마이크로프로세서는 단위 시간당 소모하는 전력이 크지 않으므로 2차 전지의 사용이 중단된 상태에서도 동작 상태를 그대로 유지한다. 즉 2차 전지가 충전모드 또는 방전모드에 있지 않더라도 마이크로프로세서는 2차 전지의 전압, 전류, 온도 등을 모니터링하면서 지속적으로 2차 전지의 관리 동작을 유지한다. 따라서 2차 전지가 장시간 사용되지 않으면 마이크로프로세서에 의한 전력 소모로 인해 2차 전지의 충전상태(State Of Charge:SOC)가 지속적으로 낮아지게 된다. The secondary battery management apparatus includes a microprocessor that receives power from the secondary battery to perform the above operation. Since the microprocessor consumes less power per unit of time, the microprocessor maintains the operation state even when the use of the secondary battery is interrupted. That is, even if the secondary battery is not in the charging mode or the discharging mode, the microprocessor continuously monitors the voltage, current, and temperature of the secondary battery and maintains the management operation of the secondary battery. Therefore, if the secondary battery is not used for a long time, the state of charge (SOC) of the secondary battery is continuously lowered due to power consumption by the microprocessor.
이러한 SOC의 저하는 불필요한 전력의 소모라는 측면에서 바람직하지 않다. 2차 전지가 충전 또는 방전 상태에 있지 않으면 사실상 2차 전지 관리 장치의 동작이 필요하지 않기 때문이다. 또한, 2차 전지의 SOC 저하는 몇몇 특수한 상황에서 2차 전지를 과방전 상태로 만드는 문제를 유발할 수 있다. 예를 들어, 2차 전지를 제조할 때에는 일정한 수준의 SOC(예: 30%)가 될 때까지 2차 전지를 충전시킨다. 하지만 2차 전지가 제조된 후 재고 관리 창고나 수출용 컨테이너에 장시간 보관되거나 유통 기간이 길어져 2차 전지의 사용 개시가 늦어지면 2차 전지 관리 장치에 의해 2차 전지의 전력이 모두 소모되어 2차 전지가 과방전 상태에 도달할 수 있는 것이다.Such a decrease in SOC is undesirable from the viewpoint of unnecessary power consumption. This is because the operation of the secondary battery management device is not actually required unless the secondary battery is in a charged or discharged state. Also, the SOC degradation of the secondary battery can cause the secondary battery to become overdischarged under some special circumstances. For example, when the secondary battery is manufactured, the secondary battery is charged until it reaches a certain level of SOC (for example, 30%). However, if the rechargeable battery is stored for a long time in an inventory management warehouse or an export container after the rechargeable battery is manufactured or the distribution period of the rechargeable battery is delayed, the power of the rechargeable battery is consumed by the rechargeable battery management device, Can reach the over-discharge state.
따라서 본 발명이 속한 기술분야에서는 2차 전지의 충전과 방전을 모니터링해야 하는 시점과 그렇지 않은 시점을 감지하여 2차 전지 관리 장치의 동작 전원 인가와 해제를 제어할 수 있는 기술이 요구되고 있다.Accordingly, there is a need in the art to control the operation and power-off of the secondary battery management apparatus by detecting the point of time when the charging and discharging of the secondary battery should be monitored and the point of time when it is not.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제를 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 충방전 장치와의 상호 접속 또는 충방전 장치로부터의 통신 요구 신호의 인가를 감지하여 2차 전지로부터 공급되는 전력 사용과 2차 전지의 관리 동작을 개시할 수 있는 2차 전지 관리 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for detecting an application of a communication request signal from a charging / And it is an object of the present invention to provide a secondary battery management device capable of initiating a management operation of the battery.
본 발명의 다른 목적은 충방전 장치와의 상호 접속 해제 또는 충방전 장치로부터의 통신 요구 신호의 인가 중단을 감지하여 2차 전지로부터 공급되는 전력 사용의 중단과 2차 전지의 관리 동작을 중단할 수 있는 2차 전지 관리 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.It is another object of the present invention to provide a method and apparatus for detecting interruption of communication with a charging / discharging device or stopping of application of a communication request signal from a charging and discharging device to interrupt the use of power supplied from the secondary battery, And a secondary battery management device.
본 발명의 또 다른 목적은 2차 전지가 과방전 상태에 도달하는 경우 2차 전지와 충방전 장치의 전기적 연결을 해제하고 2차 전지로부터 공급되는 전력 사용을 중단할 수 있는 2차 전지 관리 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.It is still another object of the present invention to provide a secondary battery management device capable of releasing electrical connection between a secondary battery and a charge / discharge device when the secondary battery reaches an overdischarging state and stopping use of power supplied from the secondary battery The purpose is to provide.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 2차 전지 관리 장치는, 2차 전지의 충전전류 또는 방전전류의 흐름을 개폐하는 전류 제어 스위치부; 충방전 장치와의 접속 인터페이스를 제공하는 커넥터부; 상기 충방전 장치와의 통신 인터페이스를 제공하는 통신 단자부; 2차 전지로부터 전원을 공급 받아 전원을 필요로 하는 부품에 인가하는 전원부; 전원 인가 스위치부가 설치되어 상기 2차 전지로부터 공급되는 전원을 상기전원부에 인가 또는 차단하는 전원 공급 라인; 상기 커넥터부를 통한 상기 충방전 장치의 접속 시 상기 통신 단자부를 통해 통신 요구 신호의 수신을 감지하여 상기 전원 인가 스위치부에 턴온 신호를 인가하는 스위치 제어부; 및 상기 전원부와 연결되어 전원 인가 여부에 따라 2차 전지의 관리 동작을 개시 또는 종료하는 제어부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a secondary battery management apparatus comprising: a current control switch unit for opening and closing a flow of a charging current or a discharging current of a secondary battery; A connector unit providing a connection interface with the charging / discharging device; A communication terminal unit for providing a communication interface with the charging / discharging device; A power supply unit that receives power from a secondary battery and applies the power to a component requiring power; A power supply line having a power supply switch unit installed to apply or cut off power supplied from the secondary battery to the power supply unit; A switch control unit which senses reception of a communication request signal through the communication terminal unit and applies a turn-on signal to the power applying switch unit when the charging / discharging device is connected through the connector unit; And a control unit connected to the power unit to start or stop the management operation of the secondary battery according to whether the power is applied or not.
바람직하게, 상기 제어부는 상기 2차 전지의 관리 동작을 개시한 후 상기 전류 제어 스위치부를 턴온시킨다. Preferably, the control unit turns on the current control switch unit after starting the management operation of the secondary battery.
바람직하게, 상기 전원 공급 라인은 상기 커넥터부에 구비된 단자에 독립적으로 연결된 제1전원 공급 라인과 제2전원 공급 라인을 포함하고, 상기 제1전원 공급 라인과 상기 제2전원 공급 라인은 상기 충방전 장치의 대응 커넥터에 구비된 단락 단자와의 연결 여부에 따라 전기적으로 연결 또는 분리된다.Preferably, the power supply line includes a first power supply line and a second power supply line that are independently connected to terminals provided in the connector unit, and the first power supply line and the second power supply line are connected to each other And are electrically connected or disconnected depending on whether they are connected to the shorting terminal provided in the corresponding connector of the discharging device.
본 발명에 있어서, 상기 전원 인가 스위치부는 상기 제1전원 공급 라인 또는 상기 제2전원 공급 라인에 설치될 수 있다.In the present invention, the power applying switch unit may be installed in the first power supply line or the second power supply line.
바람직하게, 상기 커넥터부는 상기 충방전 장치의 접속 및 접속 해제 시 각각 전원 도통상태와 전원 차단 상태를 제공하고, 상기 전원 공급 라인은 상기 전원 도통 상태와 상기 전원 차단 상태의 전환 에 따라 상기 전원부에 전원을 인가 또는 차단한다.Preferably, the connector unit provides a power conduction state and a power interruption state, respectively, when the charge and discharge device is connected and disconnected, and the power supply line supplies power to the power supply unit according to the switching of the power conduction state and the power disconnection state. Is applied or blocked.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 스위치 제어부는 상기 커넥터부를 통한 상기 충방전 장치의 접속 해제시 상기 통신 단자부를 통한 통신 요구 신호의 수신 정지를 감지하여 상기 턴온 신호의 인가를 정지할 수 있다.According to an aspect of the present invention, the switch control unit may stop the application of the turn-on signal by detecting the stop of the reception of the communication request signal through the communication terminal unit when the connection of the charge and discharge device through the connector.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 스위치 제어부는 2차 전지의 충전 전류 또는 방전 전류가 흐르는 선로 의 전압을 측정하고 전압이 적정한 수준이면 상기 전원 인가 스위치부에 턴온 신호 를 인가할 수 있다. According to another aspect of the present invention, the switch controller may measure the voltage of the line through which the charge current or the discharge current of the secondary battery flows, and apply a turn-on signal to the power applying switch unit if the voltage is at an appropriate level.
본 발명에 따른 2차 전지 관리 장치는, 상기 2차 전지의 셀 전압을 측정하여 상기 제어부로 출력하는 셀 전압 측정 부를 더 포함하고, 상기 제어부는 특정 셀 전압 또는 셀들의 전체 전압이 과방전 상태에 도달한 것을 감지하면 상기 전류 제어 스위치부를 턴오프시킨 후 상기 전원 인가 스위치부를 턴오프시킬 수 있다.The secondary battery management apparatus according to the present invention further includes a cell voltage measuring unit configured to measure the cell voltage of the secondary battery and output the measured voltage to the controller, wherein the controller is configured to provide a specific cell voltage or a total voltage of cells in an over-discharge state. When it is detected that it has reached the current control switch unit may be turned off and then the power supply switch unit may be turned off.
본 발명의 일 측면에 따르면, 2차 전지 관리 장치와 충방전 장치의 상호 접속 및 상호 접속의 해제에 따라 2차 전지 관리 장치의 동작을 개시하고 종료함으로써 충방전 장치의 접속 해제가 유지되는 동안 2차 전지 관리 장치가 2차 전지의 전력을 소모하는 것을 방지할 수 있다. 본 발명의 다른 측면에 따르면, 충방전 장치로부터 전송되는 통신 요구 신호의 감지 여부에 따라 2차 전지 관리 장치의 동작을 개시하고 종료함으로써 충방전 장치의 접속 해제가 유지되는 동안 2차 전지 관리 장치가 2차 전지의 전력을 소모하는 것을 방지할 수 있다.According to one aspect of the present invention, the operation of the secondary battery management apparatus is started and terminated in accordance with the mutual connection and disconnection between the secondary battery management apparatus and the charge / discharge apparatus, It is possible to prevent the secondary battery management apparatus from consuming power of the secondary battery. According to another aspect of the present invention, the secondary battery management apparatus is started and ended by the operation of the secondary battery management apparatus according to whether the communication request signal transmitted from the charge / The power consumption of the secondary battery can be prevented.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 2차 전지의 과방전에 따른 보호 동작을 수행한 후 2차 전지 관리 장치의 동작을 중단시킴으로써 과방전 보호 동작 수행 이후에 2차 전지 관리 장치가 2차 전지의 전력을 소모하는 것을 방지할 수 있다.According to another aspect of the present invention, after the overcharge protection operation of the secondary battery is performed, the operation of the secondary battery management apparatus is stopped, so that after the overdischarge protection operation is performed, Can be prevented from being consumed.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 2차 전지 관리 장치의 구성과 함께 2차 전지 관리 장치가 충방전 장치와 상호 접속된 상태를 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 2차 전지 관리 장치와 충방전 장치의 상호 접속이 해제된 상태를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 충방전 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description of the invention given below, serve to further the understanding of the technical idea of the invention, And should not be construed as limiting.
1 is a block diagram showing a configuration of a secondary battery management apparatus according to an embodiment of the present invention and a state in which a secondary battery management apparatus is interconnected with a charge / discharge apparatus.
2 is a block diagram illustrating a state in which the secondary battery management apparatus and the charge and discharge apparatus are disconnected from each other according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram schematically showing a configuration of a charge-discharge apparatus according to an embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 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.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be interpreted in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention. Therefore, various equivalents It should be understood that water and variations may be present.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 2차 전지 관리 장치(20)의 구성과 함께 2차 전지 관리 장치(20)가 충방전 장치(30)와 접속된 상태를 도시한 블록도이다.1 is a block diagram showing a configuration of a secondary
도 1을 참조하면, 2차 전지 관리 장치(20)는 다수의 셀을 구비한 2차 전지(10)와 결합되어 2차 전지(10)의 충전과 방전을 제어하고 과충전, 과방전, 과열 등의 이상 상황으로부터 2차 전지를 보호하는 기능을 수행한다. 1, the secondary
2차 전지 관리 장치(20)는 전류 제어 스위치부(21), 커넥터부(22), 전원 공급 라인(23a, 23b) 및 제어부(24)를 포함한다.The secondary
전류 제어 스위치부(21)는 제어부(24)의 통제에 따라 2차 전지(10)의 충전전류 또는 방전전류가 흐르는 전류 흐름 경로를 개폐한다. 전류 제어 스위치부(21)가 턴온되면 충전모드에서는 충방전 장치(30)로부터 충전전류가 2차 전지(10) 측으로 흐르고 방전모드에서는 2차 전지(10)로부터 방전전류가 충방전 장치(30)측으로 흐른다. 반대로, 전류 제어 스위치부(21)가 턴오프되면 충전모드에서는 2차 전지(10) 측으로 흐르는 충전전류가 차단되고 방전모드에서는 충방전 장치(30) 측으로 흐르는 방전전류가 차단된다. 전류 제어 스위치부(21)는 전계효과 트랜지스터(FET) 소자와 같은 반도체 소자나 릴레이 소자 등으로 구현할 수 있는데, 본 발명이 전류 제어 스위치부(21)의 종류에 의해 한정되는 것은 아니다.The current
커넥터부(22)는 충방전 장치(30)와 기계적인 접속 인터페이스를 제공한다. 따라서 커넥터부(22)는 충방전 장치(30) 측에 구비된 대응 커넥터부(31)와 결합된다. 커넥터부(22)와 대응 커넥터부(31)는 각각 암 커넥터 및 수 커넥터 또는 그 반대일 수 있다. 커넥터부(22)는 충전전류 또는 방전전류가 흐르는 고전위 선로(Pack+) 및 저전위 선로(Pack-)가 접속되는 단자(221, 222)와, 고전위 선로(Pack+)로부터 분기된 제1전원 공급 라인(23a)이 접속되는 단자(223)와, 2차 전지(10)로부터 공급되는 전원이 인가될 부품과 연결된 제2전원 공급 라인(23b)이 접속되는 단자(224)를 포함한다. 그리고 대응 커넥터부(31)는 상기 고전위 선로(Pack+) 및 저전위 선로(Pack-)와 대응하는 충방전 장치(30) 측의 선로가 접속되는 단자(311, 312)와, 커넥터(22) 및 대응 커넥터(31)가 상호 접속되었을 때 제1전원 공급 라인(23a)과 제2전원 공급 라인(23b)을 전기적으로 연결시키는 단락 단자(313)를 포함한다. 커넥터(22)와 대응 커넥터(31)가 접속 해제되면 단락 단자(313)에 의해 형성된 제1전원 공급 라인(23a)과 제2전원 공급 라인(23b)의 전기적 연결은 자동으로 해제된다. 그러면 2차 전지(10)로부터 공급되는 전원이 2차 전지 관리 장치(20)에 인가되지 않으므로 2차 전지 관리 장치(20)의 동작이 자동으로 중단된다.The
도 2는 2차 전지 관리 장치(20)와 충방전 장치(30)가 서로 분리됨으로써 대응 커넥터(31) 측의 단락 단자(313)에 의해 형성된 제1전원 공급 라인(23a)과 제2전원 공급 라인(23b)의 전기적 연결이 해제된 모습을 보여주는 도면이다.2 shows a state in which the first
이하에서는, 커넥터(22)와 대응 커넥터(31)의 상호 결합 시 단락 단자(313)를 통해 제1전원 공급 라인(23a)과 제2전원 공급 라인(23b)이 전기적으로 연결되어 2차 전지(10)의 전원이 2차 전지 관리 장치(20)에 공급될 수 있는 상태를 '전원 도통 상태'라 칭하기로 한다. 또한, 커넥터(22)와 대응 커넥터(31)의 상호 결합 해제 시 제1전원 공급 라인(23a)과 제2전원 공급 라인(23b)의 전기적 연결이 해제되어 2차 전지(10)의 전원이 2차 전지 관리 장치(20)에 공급될 수 없는 상태를 '전원 차단 상태'라 칭하기로 한다. 나아가 커넥터(22)와 대응 커넥터(31)의 결합 여부에 따라 전원 도통 상태와 전원 차단 상태가 결정되므로 커넥터(22)가 전원 공급 라인(23a, 23b)에 전원 도통 상태와 전원 차단 상태를 제공하는 것으로 이해하여도 무방하다.Hereinafter, the first
전원 공급 라인(23a, 23b)에 전원 도통 상태와 전원 차단 상태를 제공하는 방식은 상기한 바에 한정되는 것은 아니다. 따라서 커넥터(22)와 대응 커넥터(31)의 접속 또는 접속 해제에 따라 제1전원 공급 라인(23a)과 제2전원 공급 라인(23b)이 전기적으로 연결되거나 연결 해제되는 것을 구현할 수 있는 구성이라면 어떠한 것이라도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다. 예를 들어, 커넥터(22)와 대응 커넥터(31)가 서로 결합되는 면에 제1전원 공급 라인(23a)과 제2전원 공급 라인(23b) 사이의 연결을 스위칭하는 기계적 릴레이의 접점을 설치하고 커넥터(22)와 대응 커넥터(31)가 결합되면 릴레이의 접점이 붙고 반대로 커넥터(22)와 대응 커넥터(31)가 결합 해제되면 릴레이의 접점이 떨어지는 방식을 채용하는 것도 가능하다.The manner of supplying the
커넥터(22)와 대응 커넥터(31)의 상호 접속으로 인해 전원 도통 상태가 되면 2차 전지 관리 장치(20)에 포함된 각종 부품 중 전원을 필요로 하는 부품에 전원을 공급하는 BMS 전원부(25)에 2차 전지(10)로부터 공급되는 전원이 인가된다. 반대로, 커넥터(22)와 대응 커넥터(31)의 상호 접속 해제로 인해 전원 차단 상태가 되면 BMS 전원부(25)에 2차 전지(10)로부터 공급되는 전원의 인가가 차단된다. The BMS
제어부(24)는 전원 도통 상태가 되면 BMS 전원부(25)를 통해 동작 전원을 인가 받아 2차 전지(10)의 관리 동작을 개시한다. 즉 제어부(24)는 2차 전지 관리 동작에 필요한 프로그램을 기동시킨 후 전류 제어 스위치부(21)를 턴온시킨다. 그런 다음 제어부(24)는 2차 전지(10)의 충방전을 제어하고 2차 전지(10)에 대한 각종 보호 동작을 수행한다. 반대로, 제어부(24)는 전원 차단 상태가 되면 BMS 전원부(25)로부터 동작 전원을 공급받지 못한다. 따라서 제어부(24)는 2차 전지(10)에 대한 관리 동작을 중단한다. 이에 따라, 전원 차단 상태에서는 2차 전지 관리 장치(20)의 동작에 의한 2차 전지(10)의 전력 소모가 방지된다. 제어부(24)는 마이크로프로세서와 같은 반도체 칩으로 구현할 수 있다.When the power supply is turned on, the
필수적인 것은 아니지만, 2차 전지 관리 장치(20)는 충방전 장치(30)와 통신 신호를 송수신할 수 있는 통신 단자부(28)를 더 포함할 수 있다. 2차 전지 관리 장치(20)에 통신 단자부(28)가 구비되는 경우 충방전 장치(30)에는 대응 통신 단자부(32)가 구비되고, 통신 단자부(28)는 대응 통신 단자부(32)와 상호 접속 또는 상호 접속 해제되는 것이 바람직하다. 통신 단자부(28)는 대응 통신 단자부(32)와 접속되어 통신 인터페이스를 형성한다. The secondary
제어부(24)는 통신 단자부(28)와 대응 통신 단자부(32)의 결합을 통해 형성된 통신 인터페이스를 통해 충방전 장치(30)와 주기적으로 통신을 수행할 수 있다. 즉, 충방전 장치(30)는 일정한 주기로 통신 요구 신호를 통신 인터페이스를 통해 2차 전지 관리 장치(20)로 전송할 수 있다. 그러면 제어부(24)는 통신 요구 신호를 주기적으로 수신한 후 충방전 장치(30)가 필요로 하는 데이터를 통신 인터페이스를 통해 전송한다. 제어부(24)가 전송할 수 있는 데이터로는 2차 전지(10)의 전압, 충전전류 또는 방전전류의 크기, 2차 전지(10)의 온도, 2차 전지(10)의 전압 및 전류 프로파일, SOC 등을 들 수 있다. 하지만 본 발명은 통신 인터페이스를 통해 전송되는 정보의 종류에 의해 한정되는 것은 아니다.The
대안적인 실시예에서, 2차 전지 관리 장치(20)는 통신 단자부(28)를 통해 통신 요구 신호가 수신되는지 여부에 따라 2차 전지(10)에 대한 관리 동작을 개시할 수 있다. 즉 2차 전지 관리 장치(20)는 통신 단자부(28)를 통해 통신 요구 신호가 수신되면 2차 전지(10)로부터 전원 공급 라인(23a, 23b)을 통해 동작 전원을 공급 받아 동작을 개시한다. In an alternative embodiment, the secondary
위와 같은 기능을 구현하기 위해, 2차 전지 관리 장치(20)는 제2전원 공급 라인(23b) 상에 설치된 전원 인가 스위치부(26)를 더 포함할 수 있다. 물론, 전원 인가 스위치부(26)는 제1전원 공급 라인(23a)에 설치되어도 무방하다. 전원 인가 스위치부(26)는 전계 효과 트랜지스터와 같은 반도체 소자나 릴레이 스위치 등으로 구현할 수 있다. 하지만 본 발명이 전원 인가 스위치부(26)의 종류에 의해 한정되는 것은 아니다. 또한 2차 전지 관리 장치(20)는 통신 단자부(28)를 통해 충방전 장치(30)로부터 인가되는 통신 요구 신호의 수신을 감지하여 전원 인가 스위치부(26)에 턴온 신호를 인가하는 스위치 제어부(27)를 더 포함할 수 있다. 2차 전지 관리 장치(20)와 충방전 장치(30)의 접속 해제로 인해 통신 단자부(28)를 통해 통신 요구 신호가 수신되지 않으면, 스위치 제어부(27)는 이를 감지하여 전원 인가 스위치부(26)에 턴온 신호의 인가를 중단한다. 그러면, 전원 인가 스위치부(26)가 턴오프되어 BMS 전원부(25)에 2차 전지(10)로부터 공급되는 전원이 인가되지 않으므로 2차 전지 관리 장치(20)의 동작이 중단되어 2차 전지(10)의 전력 소모가 방지되는 효과가 있다.In order to implement the above function, the secondary
필수적인 것은 아니지만, 스위치 제어부(27)는 2차 전지(10)의 충전전류 또는 방전전류가 흐르는 고전위 선로(Pack+)의 전압을 감지하고 전압이 적정한 수준이면 전원 인가 스위치부(26)에 턴온 신호를 인가할 수 있다. 여기서, 적정한 수준은 미리 설정할 수 있다.Although it is not essential, the
2차 전지 관리 장치(20)는 2차 전지(10)의 전압을 모니터링하여 2차 전지(10)의 전체 전압 또는 특정 셀의 전압이 방전 하한 값까지 저하되는 경우 과방전 보호 동작을 수행한 후 동작을 중지할 수 있다. 이를 위해, 2차 전지 관리 장치(20)는 2차 전지(10)에 포함된 각 셀의 전압을 측정하여 제어부(24)로 출력하는 셀 전압 측정부(29)를 더 포함할 수 있다. 이런 경우, 제어부(24)는 셀 전압 측정부(29)에 의해 측정된 각 셀 전압 데이터로부터 2차 전지(10)의 전체 전압 또는 특정 셀 전압이 방전 하한 값까지 저하되어 과방전 상태가 유발되었는지 판별할 수 있다. 그리고 과방전 상태가 유발된 것으로 판별되면, 전류 제어 스위치부(21)를 턴온프시켜 방전전류의 흐름을 차단한 후, 스위치 제어부(27)를 제어하여 전원 인가 스위치부(26)를 턴오프시킨다. 그러면 BMS 전원부(25)에 공급되던 동작 전원이 차단됨으로써 2차 전지 관리 장치(20)의 동작이 중단되고 2차 전지(10)의 전력 소모가 방지되는 효과가 있다.The secondary
충방전 장치(30)는 충전모드에서 2차 전지(10)에 충전전류를 제공하고, 방전모드에서 2차 전지(10)로부터 방전전류를 공급 받는 장치이다. The charging and discharging
도 3은 충방전 장치(30)의 일 실시예를 도시한 블록도이다.3 is a block diagram showing an embodiment of the charging and discharging
도 3을 참조하면, 충방전 장치(30)는 충전전류 제공을 위해 상용 교류 전원(33)을 공급 받아 충전전류를 생성할 수 있는 충전 유닛(34)을 포함한다. 선택적으로, 충방전 장치(30)는 상용 교류 전원(33)을 공급 받아 직류 전원을 생성하여 자체 부하 또는 외부 부하(37)에 공급하는 정전류 공급 유닛(35)을 더 포함할 수 있다. 선택적으로 충방전 장치(30)는 2차 전지 관리 장치(20) 측에 전지 상태 정보를 요구하여 전송 받고 전송 받은 정보를 유무선 통신망을 통해 모니터링 서버와 같은 외부의 관리 장치로 전송하는 통신 유닛(36)을 포함할 수 있다. 3, the charging and discharging
필수적인 것은 아니지만, 2차 전지 관리 장치(20)와 충방전 장치(30)는 상호 연동하여 부하(37)에 대한 전원 백업 시스템을 구성할 수 있다. 즉, 평상 시에는 충방전 장치(30)는 상용 교류 전원(33)을 공급받아 직류 전원으로 변환한 후 부하(37)에 인가한다. 또한 이와는 병렬적으로 충방전 장치(30)는 상용 교류 전원(33)이 공급하는 교류 전류를 직류 전류로 변환하여 2차 전지(10)에 공급함으로써 2차 전지(10)를 충전시킨다. 한편 정전 등으로 인해 상용 교류 전원(33)의 공급이 차단되면, 충방전 장치(30)는 2차 전지(10)로부터 방전전류를 공급 받아 이를 부하(37)가 필요로 하는 적정한 레벨의 직류 전류로 변환한 후 부하(37)에 인가한다. Although not essential, the secondary
위와 같은 기능의 구현을 위해, 2차 전지 관리 장치(20)는 고전위 선로(Pack+)의 전압을 모니터링하여 고전위 선로(Pack+)의 전압이 적정한 수준이 아니면 정전 등이 발생된 것으로 판단하여 전류 제어 스위치부(21)를 방전 모드로 동작시켜 2차 전지(10)로부터 충방전 장치(30) 측에 방전전류를 공급한다. 방전전류의 공급이 계속되면 2차 전지(10)의 충전 상태가 방전 하한 값까지 떨어지게 되는데, 이러한 경우 2차 전지 관리 장치(10)의 제어부(24)는 전류 제어 스위치부(21)를 턴오프시키고 스위치 제어부(27)를 통제하여 전원 인가 스위치부(26)를 턴오프시킴으로써 2차 전지 관리 장치(20)의 동작 자체를 정지시킨다. 그러면 2차 전지(10)의 전력이 더 이상 소모되지 않는 효과가 발생한다. In order to realize the above function, the secondary
상술한 실시예에 따르면, 2차 전지 관리 장치(20) 측의 커넥터(22)와 충방전 장치(30)의 대응 커넥터(31)가 상호 접속되거나 상호 접속이 해제됨에 따라 2차 전지 관리 장치(20)의 동작이 개시 또는 종료되는 것을 기본으로 하면서 선택적으로 충방전 장치(30)로부터 통신 단자부(28)에 수신되는 통신 요구 신호의 수신을 감지하여 2차 전지 관리 장치(20)의 동작이 개시 또는 종료될 수 있다는 것을 설명하였다.The
하지만 그 반대의 실시예도 가능하다. 즉, 2차 전지 관리 장치(20) 측의 통신 단자부(28)와 충방전 장치(30)의 대응 통신 단자부(32)가 상호 접속되거나 상호 접속이 해제됨에 따라 2차 전지 관리 장치(20)의 동작이 개시 또는 종료되는 것을 기본으로 하면서 선택적으로 2차 전지 관리 장치(20) 측의 커넥터(22)와 충방전 장치(30)의 대응 커넥터(31)가 상호 접속되거나 상호 접속이 해제됨에 따라 2차 전지 관리 장치(20)의 동작을 개시 또는 종료시키는 것도 가능하다. However, the opposite embodiment is also possible. That is, the
또한, 커넥터(22)와 대응 커넥터(31)의 상호 접속과 상호 접속의 해제를 이용한 2차 전지 관리 장치(20)의 오온프 제어와, 통신 단자부(28)를 통한 통신 요구 신호의 수신 여부에 따른 2차 전지 관리 장치(20)의 온오프 제어는 어느 한쪽만을 선택하여 적용하여도 좋고, 두 가지 온오프 제어 방식 모두를 적용하는 것도 가능할 것임은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. The on-off control of the secondary
본 발명에 따르면, 2차 전지 관리 장치로부터 충방전 장치가 접속 해제되면 전원 공급 라인을 통해 2차 전지로부터 전원이 공급되지 않으므로 2차 전지가 장시간 방치되더라도 2차 전지의 전력이 소모되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 2차 전지 관리 장치와 충방전 장치의 접속이 유지된 상태에서 장시간 방치되더라도 2차 전지의 전압이 일정한 수준까지 저하되면 전원 공급 라인을 통해 2차 전지로부터 공급되던 전원이 차단되므로 2차 전지가 과방전되는 것을 방지할 수 있다. 나아가 정전 상황이 발생되면, 2차 전지의 방전에 의해 충방전 장치에 전력이 공급되므로 충방전 장치가 일정한 시간 동안 정상적으로 작동한다. 하지만 2차 전지의 방전으로 2차 전지의 전압이 일정 수준까지 떨어지면 2차 전지 관리 장치의 전원 소모가 중단되므로 정전 상황에서 2차 전지가 과방전되는 것을 방지할 수 있다. 그리고 정전이 해제되면 상용 교류 전원에 의해 충방전 장치가 작동을 시작하면서 통신 단자부를 통해 통신 요구 신호가 수신되고 고전위 단자(Pack+)에도 적정한 수준의 전압이 유지되므로 2차 전지 관리 장치가 동작을 시작하여 2차 전지의 충전 및 보호 동작을 개시한다. 한편, 2차 전지가 납품되기 전에는 2차 전지 관리 장치에 충방전 장치가 접속되지 않은 상태이므로 2차 전지 관리 장치에 전원이 인가되는 것이 차단되어 2차 전지의 전력이 소모되는 것을 방지할 수 있다. According to the present invention, when the charge / discharge device is disconnected from the secondary battery management device, power is not supplied from the secondary battery through the power supply line, so that even if the secondary battery is left for a long time, power consumption of the secondary battery is prevented . Also, if the voltage of the secondary battery drops to a certain level even if it is left for a long time while the connection between the secondary battery management device and the charge / discharge device is maintained, the power supplied from the secondary battery through the power supply line is cut off, It is possible to prevent an overdischarge from being caused. Further, when a power failure occurs, the charge / discharge device is supplied with power by the discharge of the secondary battery, so that the charge / discharge device operates normally for a certain period of time. However, if the voltage of the secondary battery drops to a certain level due to the discharge of the secondary battery, the power consumption of the secondary battery management device is stopped, thereby preventing the secondary battery from being overdischarged in a power failure situation. When the power failure is canceled, the charging / discharging device starts to operate by the commercial AC power, the communication request signal is received through the communication terminal portion and the proper level voltage is maintained in the high potential terminal (Pack +). And starts charging and protecting the secondary battery. On the other hand, before the secondary battery is delivered, since the charge / discharge device is not connected to the secondary battery management device, power supply to the secondary battery management device is cut off and power consumption of the secondary battery can be prevented .
상술한 모든 실시예에서, 2차 전지(10)의 충전전류 또는 방전전류가 흐르는 고전위 선로(Pack+)의 전압을 모니터링하여 전압이 적정한 수준이면 2차 전지 관리 장치(20)의 동작 상태를 유지하는 제어 방식을 선택적으로 적용할 수 있음은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.In all the above-described embodiments, the voltage of the high potential line (Pack +) through which the charging current or the discharging current of the
또한, 상술한 모든 실시예에서, 2차 전지 관리 장치(20)의 제어부(24)와 스위치 제어부(27)는 별도의 구성요소로 설명되었으나, 이는 기능 상의 구분에 불과한 것이므로 하나의 구성요소로 통합될 수 있음은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.Although the
또한, 상술한 실시예에서, 커넥터부(22)와 통신 단자부(28)는 별개의 구성요소로 분리되어 있는 것으로 설명하였다. 하지만 커넥터부(22)와 통신 단자부(28)는 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 즉, 커넥터부(22)에 통신 단자부(28)를 통합할 수도 있고 그 반대도 가능하다.이런 경우, 커넥터부(22)와 통신 단자부(28)는 하나의 구성요소에 포함된 서브 구성요소로 이해되어야 함은 자명하다.Further, in the above-described embodiment, the
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will be understood that various modifications and changes may be made without departing from the scope of the appended claims.
10: 2차 전지 20: 2차 전지 관리 장치 30: 충방전 장치
21: 전류 제어 스위치부 22: 커넥터부 23: 전원 공급 라인
24: 제어부 25: BMS 전원부 26: 전원 인가 스위치부
27: 스위치 제어부 28: 통신 단자부 29: 셀 전압 측정부
31: 대응 커넥터부 32: 대응 통신 단자부 33: 상용 교류 전원
34: 충전 유닛 35: 정전류 공급 유닛 36: 통신 유닛10: secondary battery 20: secondary battery management device 30: charging / discharging device
21: current control switch section 22: connector section 23: power supply line
24: control unit 25: BMS power supply unit 26: power supply switch unit
27: switch control unit 28: communication terminal unit 29: cell voltage measuring unit
31: Corresponding connector unit 32: Corresponding communication terminal unit 33: Commercial AC power source
34: charging unit 35: constant current supply unit 36: communication unit
Claims (8)
충방전 장치와의 접속 인터페이스를 제공하는 커넥터부;
상기 충방전 장치와의 통신 인터페이스를 제공하는 통신 단자부;
2차 전지로부터 전원을 공급 받아 전원을 필요로 하는 부품에 인가하는 전원부;
전원 인가 스위치부가 설치되어 상기 2차 전지로부터 공급되는 전원을 상기전원부에 인가 또는 차단하는 전원 공급 라인;
상기 커넥터부를 통한 상기 충방전 장치의 접속 시 상기 통신 단자부를 통해 통신 요구 신호의 수신을 감지하여 상기 전원 인가 스위치부에 턴온 신호를 인가하는 스위치 제어부; 및
상기 전원부와 연결되어 전원 인가 여부에 따라 2차 전지의 관리 동작을 개시 또는 종료하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 2차 전지 관리 장치.A current control switch unit for opening and closing the flow of charge current or discharge current of the secondary battery;
A connector unit providing a connection interface with the charging / discharging device;
A communication terminal unit for providing a communication interface with the charging / discharging device;
A power supply unit that receives power from a secondary battery and applies the power to a component requiring power;
A power supply line having a power supply switch unit installed to apply or cut off power supplied from the secondary battery to the power supply unit;
A switch control unit which senses reception of a communication request signal through the communication terminal unit and applies a turn-on signal to the power applying switch unit when the charging / discharging device is connected through the connector unit; And
And a control unit connected to the power unit to start or stop a management operation of the secondary battery depending on whether the power source is turned on or off.
상기 제어부는 상기 2차 전지의 관리 동작을 개시한 후 상기 전류 제어 스위치부를 턴온시키는 것을 특징으로 하는 2차 전지 관리 장치.The method of claim 1,
And the control unit turns on the current control switch unit after starting the management operation of the secondary battery.
상기 전원 공급 라인은 상기 커넥터부에 구비된 단자에 독립적으로 연결된 제1전원 공급 라인과 제2전원 공급 라인을 포함하고,
상기 제1전원 공급 라인과 상기 제2전원 공급 라인은 상기 충방전 장치의 대응 커넥터에 구비된 단락 단자와의 연결 여부에 따라 전기적으로 연결 또는 분리되는 것을 특징으로 하는 2차 전지 관리 장치.The method of claim 1,
Wherein the power supply line includes a first power supply line and a second power supply line independently connected to terminals provided in the connector unit,
And the first power supply line and the second power supply line are electrically connected to or disconnected from each other depending on whether the short circuit terminal provided in the corresponding connector of the charging / discharging device is connected.
상기 전원 인가 스위치부는 상기 제1전원 공급 라인 또는 상기 제2전원 공급 라인에 설치된 것을 특징으로 하는 2차 전지 관리 장치.The method of claim 3,
And the power applying switch unit is installed in the first power supply line or the second power supply line.
상기 커넥터부는 상기 충방전 장치의 접속 및 접속 해제 시 각각 전원 도통상태와 전원 차단 상태를 제공하고,
상기 전원 공급 라인은 상기 전원 도통 상태와 상기 전원 차단 상태의 전환 에 따라 상기 전원부에 전원을 인가 또는 차단하는 것을 특징으로 하는 2차 전지 관리 장치.The method of claim 1,
The connector unit provides a power conduction state and a power interruption state, respectively, when the charge and discharge device is connected and disconnected.
And the power supply line applies or cuts power to the power supply unit according to the switching of the power conduction state and the power interruption state.
상기 스위치 제어부는 상기 커넥터부를 통한 상기 충방전 장치의 접속 해제시 상기 통신 단자부를 통한 통신 요구 신호의 수신 정지를 감지하여 상기 턴온 신호의 인가를 정지하는 것을 특징으로 하는 2차 전지 관리 장치.The method of claim 1,
And the switch control unit stops the application of the turn-on signal by detecting a stop of receiving the communication request signal through the communication terminal unit when the connection of the charge / discharge device is disconnected through the connector unit.
상기 스위치 제어부는 2차 전지의 충전 전류 또는 방전 전류가 흐르는 선로 의 전압을 측정하고 전압이 적정한 수준이면 상기 전원 인가 스위치부에 턴온 신호 를 인가하는 것을 특징으로 하는 2차 전지 관리 장치.The method of claim 1,
The switch control unit measures the voltage of the line through which the charging current or the discharge current of the secondary battery flows, and if the voltage is an appropriate level, the secondary battery management apparatus, characterized in that for applying the turn-on signal to the power supply switch.
상기 2차 전지의 셀 전압을 측정하여 상기 제어부로 출력하는 셀 전압 측정 부를 더 포함하고,
상기 제어부는 특정 셀 전압 또는 셀들의 전체 전압이 과방전 상태에 도달한 것을 감지하면 상기 전류 제어 스위치부를 턴오프시킨 후 상기 전원 인가 스위치부를 턴오프시키는 것을 특징으로 하는 2차 전지 관리 장치.The method of claim 1,
Further comprising a cell voltage measuring unit for measuring the cell voltage of the secondary battery and outputs it to the control unit,
Wherein the control unit turns off the current control switch unit and turns off the power supply switch unit when it detects that the specific cell voltage or the total voltage of the cells reaches the overdischarge state.
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- 2013-07-29 KR KR1020130089630A patent/KR101358765B1/en active IP Right Grant
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