KR101479554B1 - 분산형 보호회로를 갖는 배터리시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 셀과, 보호회로가 포함된 배터리관리시스템으로 구성되어 상호 간 병렬 연결되는 배터리팩, 및 상기 배터리팩을 관리하는 주관리장치를 포함하는 배터리시스템인 것으로, 다수의 배터리팩을 병렬 연결하되, 보호회로를 각 배터리팩마다 분산 배치하여 배터리시스템을 단순화하고, 특정 배터리팩에 이상 발생 시 병렬시스템과 회로적으로 완전히 분리하여 고장 파급이 차단됨에 따라 나머지 배터리팩들에 대한 정상 운전을 유지하도록 하여 시스템의 신뢰성 제고와 아울러 시스템의 설치나 증설 시 수반되는 비용을 절감할 수 있는 분산형 보호회로를 갖는 배터리시스템을 제공한다.
Description
본 발명은 다수의 배터리팩으로 구성되는 배터리시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다수의 배터리팩을 병렬 연결하여 시스템의 구성에 단순함을 도모하고, 특정 배터리팩의 고장 시 나머지 배터리팩으로 운전 가능한 분산형 보호회로를 갖는 배터리시스템에 관한 것이다.
일반적으로 배터리시스템은 전기(에너지)를 필요할 때와 장소에 공급하기 위해 전기를 저장하는 에너지저장기술에 적용되는 것으로, 배터리 셀들(Battery Cells)과 배터리관리시스템을 가지는 다수의 배터리팩(배터리 모듈)으로 구성되고, 이러한 배터리시스템은 전력변환기(인버터 또는 충전기)와 연결되어 충전과 방전을 수행한다.
상기 배터리관리시스템은 배터리팩을 보다 효율적이고 안정적으로 관리하는 장치인바, 셀들의 전압과 온도를 계측하는 MCU, 배터리팩의 과전압 및 저전압으로부터 배터리를 보호하는 보호회로, 및 전류를 측정하는 전류센서를 포함하되, 상기 보호회로는 상기 MCU와 전기적 신호를 주고받으며 과전압, 저전압, 과열로부터 배터리팩을 보호하는 한편, 상기 MCU는 통신기능을 통해 전력변환기에 배터리팩의 정보를 송신할 수 있다.
따라서, 이러한 배터리시스템은 전기를 필요로 하는 설비에 연결되어, 전기를 일시적으로 저장했다가 공급하는 장치로서 전력의 효율적인 관리를 위해 그 사용이 증가하는 추세이다.
이러한 배터리시스템은 다수의 배터리팩을 조합하여 구성되는바, 배터리팩의 전압은 셀의 직렬 연결 수에 의해 정해지며 보통 12V ~ 48V로 구성된다. 이러한 배터리팩은 용량에 한계가 있으므로 다수의 배터리 팩을 연결하여 부하용량에 맞도록 용량을 증가시키게 된다.
하지만, 다수의 배터리팩을 병렬 연결 시에 효율적인 연결 방안을 제시하지 못하여 배터리시스템의 설치나 증설 시에 그 비용이 증가하고 특정 배터리팩에 고장이 발생하면 전체 시스템이 정지되는 문제를 지니고 있다.
다수개의 배터리 셀(battery cell)들을 연결하여 하나의 배터리팩으로 사용할 경우, 배터리팩을 이루는 단일 배터리 셀들이 지닌 화학적 차이, 물성적 차이, 또는 사용기간의 차이 등으로 인해 각 단일 배터리 셀 간에 전압차가 발생될 수도 있고, 그로 인해 과열이 발생하여 사고가 발생할 수 있다.
배터리 셀 간의 전압차로 인해 배터리팩의 수명이 단축될 수 있으므로, 최종적으로는 셀 1개의 전압 강하와 같은 성능저하 때문에 패키지화된 배터리팩을 새로운 배터리팩으로 전체 교체하여야만 하는 문제와 함께 어느 하나의 배터리팩에 대한 전원 점멸(셧다운)과 같은 문제가 발생 시 시스템 전체가 다운되는 문제까지 지니게 된다.
도 14와 같이, 종래의 배터리팩의 병렬 시스템 구성 방식에 있어서, 배터리팩(10)은 슬레이브(Slave)에 해당되는 배터리관리시스템(15) 및 셀로만 구성되고, 보호회로는 마스터에 해당되는 별도의 마스터 배터리관리시스템(15)에만 설치되는 방식으로 전체 시스템을 구성하게 된다. 이때 보호회로는 다수의 배터팩의 전류를 감당할 수 있을 정도로 정격전류용량이 커야 하므로, 고가의 대용량 자동 스위치가 필요하다.
이와 같은 종래의 배터리팩에 대한 병렬 시스템은 별도의 마스터 배터리관리시스템이 필요하게 되므로 전체 시스템을 구성하기 위한 비용이 크게 소요된다. 특히 1 ~ 2 개의 배터리팩으로 소형 배터리시스템을 구성하더라도 필히 별도의 마스터 배터리관리시스템(15)이 필요하므로 용량에 비해 전체 시스템의 설치 비용이 증가하게 된다.
특히, 특정 배터리팩의 고장 시, 전체 시스템이 다운되어 정전될 수 있고, 시스템 설치나 증설 시에 ID 설정 및 소프트웨어 설정에 대한 작업이 복잡하고 난해하여, 시스템 전문가의 도움을 반드시 필요하게 되고, 이로 인한 ID 설정 작업의 불편함을 초래하게 된다.
한편, 배터리 기술과 관련되어 안출된 기술들로는, 대한민국 공개특허공보 제10-2007-0105220호(2007.10.30),공개특허공보 제10-2012-0013775호(2012.02.15), 및 일본 공개특허공보 특개평 10-285818호(1998.10.23)과 아울러, 대한민국 등록특허 제10-2014-0019629호(2012.12.12), 공개특허 제10-2012-0111406호(2012.10.10), 등록특허 제10-1375330호(2014.03.27.), 및 공개특허 제10-2014-0056170호(2014.05.09)에 개시되어 있다.
전술된 문제점을 해소하기 위한 본 발명은, 각 배터리팩마다 분산배치되는 보호회로 및 배터리팩을 관리하는 별도의 주관리장치로 시스템을 구성하거나, 배터리팩들 중 어느 하나의 배터리팩을 마스터로 설정하여 배터리시스템을 관리하도록 함으로써, 배터리시스템의 구성에 대한 단순성의 고려와 아울러, 배터리시스템의 설치나 증설시에 수반되는 비용 절감과 함께, 특정 배터리팩의 고장 시 지속적인 운전 수행이 가능하도록 한 배터리시스템을 제공함에 그 목적을 두고 있다.
전술된 목적을 달성하기 위한 본 발명은 셀과, ADC 변환기가 포함된 MCU, 보호회로, 및 전류센서를 포함한 배터리관리시스템으로 구성된 배터리팩과, 상기 배터리팩 어느 일측면에, 전원을 on/off 시키는 전원스위치와, 배터리팩의 구동에 대한 시작을 알리는 알림버튼과, 데이터 통신을 가능하게 하는 통신 접속구인 통신 포트를 포함하고, 상기 배터리팩들이 상호 간 병렬 연결되되, 상기 배터리팩들 중 어느 하나는 마스터 배터리팩으로 설정되고 나머지는 슬레이브 배터리팩으로 설정되고 관리되어, 특정 배터리팩의 고장 시에도 나머지 배터리팩으로 지속적인 운전 수행이 가능하도록 하는 분산형 보호회로를 갖는 배터리시스템에 일례의 특징이 있다.
상기 배터리팩에 ID 설정을 위해 딥스위치가 부착되어, 특정 배터리팩의 고장 시에도 나머지 배터리팩으로 지속적인 운전 수행이 가능하도록 하는 분산형 보호회로를 갖는 배터리시스템에 일례의 특징이 있다.
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상기 딥스위치는, 배터리팩의 마스터 또는 슬레이브에 대한 설정을 동시에 수행하여, 특정 배터리팩의 고장 시에도 나머지 배터리팩으로 지속적인 운전 수행이 가능하도록 하는 분산형 보호회로를 갖는 배터리시스템에 일례의 특징이 있다.
상기 배터리팩은, 통신 기능을 이용한 ID 설정을 수행하여, 특정 배터리팩의 고장 시에도 나머지 배터리팩으로 지속적인 운전 수행이 가능하도록 하는 분산형 보호회로를 갖는 배터리시스템에 일례의 특징이 있다.
상기 배터리팩은, 어느 일측면에 충전 상태를 파악하는 충전 게이지 LED와, 데이터 통신의 상태를 알리는 통신 LED와, 배터리팩의 운전 상태를 파악하는 팩 LED를 더 포함하여, 특정 배터리팩의 고장 시에도 나머지 배터리팩으로 지속적인 운전 수행이 가능하도록 하는 분산형 보호회로를 갖는 배터리시스템에 일례의 특징이 있다.
본 발명에 의한 배터리시스템은 상술된 바와 같이, 보호회로는 각 배터리팩마다 분사배치되고, 보호회로가 없는 별도의 주관리장치를 두어 배터리시스템을 구성하거나, 배터리팩들 중 어느 하나의 배터리팩을 마스터로 설정하여 배터리시스템을 관리하도록 함으로써, 배터리시스템의 단순성을 고려하며, 시스템의 설치나 증설 시에 수반되는 비용을 절감하고, 특정 배터리팩의 고장 시 병렬 시스템과 회로적으로 완전히 분리되게 함으로써, 고장 파급이 차단되어 나머지 정상 배터리팩은 정상 운전을 유지하면서 시스템 전체의 전원은 그대로 유지될 수 있으므로 인하여 시스템의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
아울러, 본 발명에 의한 배터리시스템은, 설치나 추가 증설 시에도 사용자가 손쉽게 ID 설정이 가능하고 수정할 수 있음에 따라, 배터리팩에 대한 마스터 및 슬레이브 설정 작업이 편리해질 수 있을 뿐만 아니라, 통신 기능이 있어 주관리장치나 전력변환기에 배터리 정보를 송신 가능함에 따라 시스템의 관리가 편리해질 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 분산형 보호회로를 갖는 배터리시스템의 병렬 연결 상태를 사시로 도시한 도면.
도 2는 도 1에 도시된 배터리팩들의 병렬 연결 상태를 정면으로 도시한 도면.
도 3은 도 1에 도시된 단일 배터리팩을 확대하여 사시로 도시한 도면.
도 4는 도 3에 도시된 단일 배터리팩을 정면으로 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 분산형 보호회로를 갖는 배터리시스템의 병렬 연결 상태를 회로 개념으로 도시한 제1 실시 도면.
도 6은 도 5에 도시된 단일 배터리팩에 대하여 상세히 도시한 도면.
도 7은 도 1과 2에 도시된 주관리장치의 회로도
도 8은 본 발명에 따른 분산형 보호회로를 갖는 배터리시스템의 병렬 연결 상태를 회로 개념으로 도시한 제2 실시 도면.
도 9는 도 1 내지 도 4 및 도 6에 도시된 딥스위치를 상세히 도시한 도면.
도 10은 도 9를 참고로 딥스위치를 조합 조작하여 배터리팩들에 대한 ID를 부여하여 슬레이브(Slave)들로 정하여지는 상태를 도시한 도면.
도 11은 도 10을 참고로 일례인 단일 배터리팩에 대한 딥스위치의 조작 상태를 도시한 도면.
도 12는 도 10을 참고로 다른 일례인 6개 배터리팩들의 병렬 구성에 대한 딥스위치의 조작 상태를 도시한 도면.
도 13은 도 10을 참고로 또 다른 일례인 8개 배터리팩들의 병렬 구성에 대한 딥스위치의 조작 상태를 도시한 도면.
도 14는 종래의 배터리시스템을 회로 개념으로 도시한 도면.
도 2는 도 1에 도시된 배터리팩들의 병렬 연결 상태를 정면으로 도시한 도면.
도 3은 도 1에 도시된 단일 배터리팩을 확대하여 사시로 도시한 도면.
도 4는 도 3에 도시된 단일 배터리팩을 정면으로 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 분산형 보호회로를 갖는 배터리시스템의 병렬 연결 상태를 회로 개념으로 도시한 제1 실시 도면.
도 6은 도 5에 도시된 단일 배터리팩에 대하여 상세히 도시한 도면.
도 7은 도 1과 2에 도시된 주관리장치의 회로도
도 8은 본 발명에 따른 분산형 보호회로를 갖는 배터리시스템의 병렬 연결 상태를 회로 개념으로 도시한 제2 실시 도면.
도 9는 도 1 내지 도 4 및 도 6에 도시된 딥스위치를 상세히 도시한 도면.
도 10은 도 9를 참고로 딥스위치를 조합 조작하여 배터리팩들에 대한 ID를 부여하여 슬레이브(Slave)들로 정하여지는 상태를 도시한 도면.
도 11은 도 10을 참고로 일례인 단일 배터리팩에 대한 딥스위치의 조작 상태를 도시한 도면.
도 12는 도 10을 참고로 다른 일례인 6개 배터리팩들의 병렬 구성에 대한 딥스위치의 조작 상태를 도시한 도면.
도 13은 도 10을 참고로 또 다른 일례인 8개 배터리팩들의 병렬 구성에 대한 딥스위치의 조작 상태를 도시한 도면.
도 14는 종래의 배터리시스템을 회로 개념으로 도시한 도면.
본 발명에 있어 첨부된 도면은 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되어 도시됨을 밝히고, 후술되는 실시 예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적 사항에 불과하며, 다른 여러 형태로 변형 실시되는 점까지 감안한 명세서 전반에 걸친 기술적 사상을 토대로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 각 도면의 구성요소에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, "제1", "제2", "일면", "타면"등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로서, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명을 설명하기에 앞서, 배터리관리시스템(Battery Management System)이란 BMS의 용어로도 정의되는바, 배터리 셀, 배터리팩(모듈), 시스템을 관리하는 장치인바, 셀 용량/보호, 수명예측, 충/방전 제어 등 배터리 셀의 최대 성능을 발휘하면서 안전하게 사용될 수 있도록 제어하는 장치다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 의한 배터리시스템은 도 1 내지 도 2에서와 같이 다수의 배터리팩(10)들이 병렬로 연결되어 하나의 대용량 배터리로 구성되는바, 다수의 배터리팩(10)들 중 하나의 단일 배터리팩(10)은 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이 어느 일측면에 전원을 on/off 시키는 전원스위치(1), 상기 전원스위치(1)의 하측에 구성된 알림(wakeup)버튼(2), 상기 전원스위치(1)의 측부에 구성된 충전 상태 파악이 가능한 충전 게이지 LED(3), 데이터 통신의 진행 상태 파악이 가능한 통신 LED(4), 배터리팩의 운전 상태 파악이 가능한 팩 LED(5), 테이터 통신을 가능하게 하는 통신 접속구인 통신 포트(6), 및 배터리팩들에 대한 마스터(Master) 및 슬레이브(Slave)를 부여 규정하는 딥스위치(DS)로 구성된다.
이와 같이 구성되는 단일 배터리팩(10)들이 병렬로 연결되는바, 도 1 내지 도 4에서처럼, 개별 배터리팩(10)들을 적층하고, 접속용 통신 케이블(9)들이 개별 통신 포트(6)들에 연결되며, 개별 배터리팩(10)들은 음극 출력단자(7) 및 양극 출력단자(8)를 통해 전선용 케이블에 의해 병렬로 연결된다.
물론, 도 2에서처럼, 적층된 배터리팩(10)들과 병렬 연결된 전선용 케이블은 전력변환기(30)와 연결될 수 있으며, 배터리팩(10)들과 전력변환기(30) 사이로 퓨즈(20)가 연결될 수 있다.
병렬 연결된 배터리팩(10)들은 전원스위치(1)를 인가함에 따라, 해당 배터리팩(10)들에 대한 연결이 정상일 경우 알림버튼(2)을 통하여 배터리팩이 기동될 수 있고, 배터리팩(10)들의 충/방전 상태는 충전 게이지 LED(3)를 통하여 파악 가능하며, 배터리팩(10)들의 데이터 통신 상태는 통신 LED(4)를 통하여 파악 가능하고, 배터리팩(10)들의 정상 구동 상태는 팩 LED(5)를 통하여 파악 가능하게 된다.
이와 같이 병렬 연결된 배터리팩(10)들이 모여 하나의 배터리시스템를 구성하는바, 도 1 내지 2와 도 5에서와 같이, 개별 배터리팩(10)들은 주관리장치(11)와 통신 케이블(9)로 연결되어 주관리장치(11)에 의해 제어된다.
상기 주관리장치(11)는 도 7에서와 같이 전원부, MCU, 및 통신부로 구성된 채 배터리팩(10)과 전력변환기(30)와 연결된다. 이 경우 주관리장치(11)는 배터리팩(10)들과 병렬 통신으로 연결되어 개별 배터리팩(10)을 관리하게 되고, 전력변환기(30)와도 통신을 주고 받음에 따라 배터리 정보도 교환할 수 있게 된다.
배터리팩(10)을 구성함에 있어서, 도 5 내지 도 6에서와 같이, 상호 간 연결된 셀(EC)들과, 배터리관리시스템(BMS)으로 구성되며, 배터리관리시스템은 셀(EC)의 전압과 온도를 계측하는 MCU와, 과충전 및 과방전 등으로부터 배터리를 보호하는 보호회로(PC), 및 전류센서(CT)로 구성된다.
상기 보호회로(PC)는 상기 MCU와 전기적 신호를 주고받으며 과전압으로부터 배터리팩을 보호하는 역할을 수행하는 한편, 상기 MCU는 Micro Controller Unit의 약어로서, 특정 시스템을 제어하기 위한 전용 프로세서인 비메모리성 반도체인 원칩 컴퓨터 또는 마이콤으로도 불리는바, 배터리관리시스템(BMS)의 CPU로서 셀의 전압과 온도를 계측하고 보호회로(PC)를 제어하며 통신 기능도 함께 수행하게 된다.
한편, 상기 MCU는 디지털 신호로 바꿔주기 위한 ADC 변환기를 더 포함하고 있다. 상기 ADC는 analog-digital converter의 약어로 전기적인 아날로그량을 디지털량으로 변환시켜 주게 된다. 슬레이브로 설정된 배터리팩들은 상호 간에 직렬 주변기기와 연결될 수 있는 SPI 인터페이스 규격을 구성하고 있다. 상기 MCU는 배터리팩 외부에 장착된 딥스위치(DS)와 연결되어 ID 설정이 가능하게 된다.
배터리팩(10)의 전압은 셀(EC)의 직렬 연결수에 의해 정하여지며 보통 12V ~ 48V로 구성된다. 이렇게 구성된 배터리팩(10)은 용량에 한계가 있으므로 다수의 배터리팩을 병렬 연결하여 부하 용량에 맞도록 용량을 증가시키게 되는데, 이러한 배터팩의 병렬 연결을 위해 각 배터리팩별로 ID(주소)를 지정할 수 있는 기능 및 병렬통신(16)을 수행하는 통신 기능을 더 구비하고 있다. 통신은 RS-485나 CAN 통신 인터페이스로 수행할 수 있다.
다수의 배터리팩(10)에 대한 ID(주소)를 지정하여 부여하는 기능은, 딥스위치(DS)에 의해 구현되는바, 배터리팩(10) 외부에 딥스위치(DS)를 부착함에 따라 사용자가 쉽게 ID 부여가 가능해진다.
다른 실시 예로서, 도 8에서와 같이, 병렬 연결된 배터리팩(10)들이 모여 하나의 배터리시스템을 구성하는바, 개별 배터리팩(10)들 중 하나의 배터리팩은 마스터 배터리팩(12)으로 설정되고, 나머지의 배터리팩(10)들은 슬레이브 배터리팩(Slave)으로 설정될 수 있다.
이때, 슬레이브 배터리팩(Slave)으로 설정된 배터리팩(10)들은 마스터 배터리팩(12)으로 설정된 배터리팩에 의해 제어된다. 즉, 상기 마스터 배터리팩(12)으로 설정된 배터리팩의 MCU는 슬레이브로 지정되는 배터리팩(10)처럼 자신의 배터리팩을 관리할 뿐 아니라 슬레이브로 지정된 배터리팩(10)들과 통신을 통해 슬레이브 배터리팩들을 관리한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 상기 마스터 배터리팩(12)과 슬레이브 배터리팩(10)을 딥스위치(DS)를 통해 동시에 설정하는 방법으로, 1번 ~ 7번까지의 핀으로 구성되고, 1번에서 4번에 이르기까지 해당되는 번호들은 배터리팩들에 대한 슬레이브 주소를 부여하기 위한 번호들이고, 5번의 해당 번호는 마스터 배터리팩의 알림 기능(Wakeup)이며, 6번의 해당 번호는 슬레이브의 알림 기능(Wakeup)이고, 7번의 해당 번호는 마스터 배터리팩을 선택하기 위한 기능이다.
다수의 배터리팩(10)들에 대한 슬레이브 주소를 부여함에 있어서, 1번에서 4번에 이르는 4핀을 조작 조합하여 슬레이브 주소를 설정할 수 있다.
즉, 도 10에 도시된 바와 같이, 다수의 배터리팩(10)들 중 슬레이브를 8개로 정할 경우, 딥스위치(DS)에서 1에서 4핀의 개별 핀을 조합하여 주소를 부여할 수 있다. 슬레이브 1에서부터 슬레이브 8에 이르기까지 딥스위치(DS)의 1 내지 4핀에 빗금친 부위들의 조합으로 구현될 수 있다.
한편, 배터리시스템이 하나의 배터리팩(10)으로만 구성할 때에는, 도 10을 참고로 도 11에서와 같이, 딥스위치(DS)의 7핀에 해당되는 핀을 빗금침으로써, 하나의 배터리팩(10)이 마스터 배터리팩이면서 동시에 슬레이브가 된다.
딥스위치(DS)의 1핀에서 7핀에 이르는 해당 핀들에 대한 빗금을 치거나 채운 부분은 핀 설정을 위한 조작을 수행하였다는 의미이다.
한편, 다수의 배터리팩(10)들 중 6개의 병렬로 배터리팩(10)을 구성할 때에는, 도 10을 참고로 도 12에서와 같이, 딥스위치(DS)의 1핀에서 7핀에 이르는 핀들을 설정 조합(채운 부위) 함으로써 가능해진다.
즉, 1에서 5개의 배터리팩(10)들은 각각 슬레이브 1에서 슬레이브 5로 ID(주소)를 부여받아 설정되고, 나머지 한 개의 배터팩(10)은 슬레이브 6으로 ID(주소)를 부여받거나 마스터의 ID(주소)로 부여받아 설정될 수 있다.
한편, 다수의 배터리팩(10)들 중 8개의 병렬로 배터리팩(10)을 구성할 때에는, 도 10을 참고로 도 13에서와 같이, 딥스위치(DS)의 1핀에서 7핀에 이르는 핀들을 설정 조합(채운 부위) 함으로써 가능해진다.
즉, 1에서 7개의 배터리팩(10)들은 각각 슬레이브 1에서 슬레이브 7로 ID(주소)를 부여받아 설정되고, 나머지 한 개의 배터팩(10)은 슬레이브 8로 ID(주소)를 부여받거나 마스터의 ID(주소)로 부여받아 설정될 수 있다.
이와 같이, 마스터에 해당되는 배터리팩이나 슬레이브에 해당되는 배터리팩의 ID(주소)를 지정할 수 있고, 마스터 배터리팩(12)은 슬레이브에 해당되는 배터리팩(10)들과 병렬 통신을 하면서 배터리팩들을 관리한다. 특히, 마스터 배터리팩(12)이 고장 시, 다음 차순 배터리팩이 마스터 역할을 하도록 하여 시스템의 다운을 방지할 수 있게 된다.
이처럼, 본 발명에 의한 배터리시스템은, 종래에서 제시한 다수의 배터리팩에 대한 전류를 감당할 수 있을 정도로 정격전류용량이 커야하는 관계로 대용량 자동 스위치를 구비한 보호회로의 구성 비용 증가 문제를 해소하여 전체 시스템의 설치나 증설에 소요되는 비용을 절감할 수 있게 된다.
아울러, 본 발명에 의한 배터리시스템은, 1 ~ 2개의 배터리팩으로 시스템을 구성하더라도 필히 별도의 마스터 배터리관리시스템이 수반될 필요가 없고, 마스터 배터리관리시스템이나 배터리 보호회로가 고장 시에 전체 시스템이 다운되어 정전되는 문제 또한 해결할 수 있게 된다.
이와 함께, 본 발명에 의한 배터리시스템의 설치나 증설 시에 누구나 쉽게 배터리팩들에 대한 마스터 및 슬레이브의 ID 부여를 수행할 수 있음에 따라, 종래의 시스템 설치나 증설 시에 ID 부여 및 소프트웨어의 복잡한 설정이 필요치 않고, 이로 인한 시스템 전문가의 도움을 필히 받아야 하는 불편함도 개선할 수 있게 된다.
다시 말해, 보호회로는 각 배터리팩의 정격전류에 맞도록 구성하므로 정격용량이 작아 보호회로 비용이 절감되며, 가격이 비교적 저렴한 FET 소자를 적용할 수 있고, 보호회로가 분산 배치되므로 특정 배터리팩에 이상 발생 시에도 정상 배터리팩은 운전이 가능하여 정전을 피할 수 있으며, 설치나 추가 증설 시에도 사용자가 손쉽게 ID를 부여할 수 있고 설정은 자동으로 변경 가능하게 된다.
아울러, 통신 기능이 있어 주관리장치나 전력변환기로 배터리 정보를 송신 가능함에 따라 시스템의 신뢰성 제고와 함께 시스템 관리가 편리해진다.
10 : 배터리팩
1 : 전원스위치 2 : 알림버튼
3 : 충전 게이지 LED 4 : 통신 LED
5 : 팩 LED 6 : 통신 포트
7 : 음극 출력단자 8 : 양극 출력단자
9 : 통신 케이블 11 : 주관리장치
12 : 마스터 배터리팩 15 : 마스터 배터리관리시스템
16 : 병렬통신 DS : 딥스위치
PC : 보호회로 EC : 셀
CT : 전류센서 20 : 퓨즈
30 : 전력변환기
1 : 전원스위치 2 : 알림버튼
3 : 충전 게이지 LED 4 : 통신 LED
5 : 팩 LED 6 : 통신 포트
7 : 음극 출력단자 8 : 양극 출력단자
9 : 통신 케이블 11 : 주관리장치
12 : 마스터 배터리팩 15 : 마스터 배터리관리시스템
16 : 병렬통신 DS : 딥스위치
PC : 보호회로 EC : 셀
CT : 전류센서 20 : 퓨즈
30 : 전력변환기
Claims (6)
- 셀과, ADC 변환기가 포함된 MCU, 보호회로, 및 전류센서를 포함한 배터리관리시스템으로 구성된 배터리팩;
상기 배터리팩 어느 일측면에, 전원을 on/off 시키는 전원스위치;
배터리팩의 구동에 대한 시작을 알리는 알림버튼;
데이터 통신을 가능하게 하는 통신 접속구인 통신 포트;
를 포함하고,
상기 배터리팩들이 상호 간 병렬 연결되되, 상기 배터리팩들 중 어느 하나는 마스터 배터리팩으로 설정되고 나머지는 슬레이브 배터리팩으로 설정되고 관리되어, 특정 배터리팩의 고장 시에도 나머지 배터리팩으로 지속적인 운전 수행이 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 분산형 보호회로를 갖는 배터리시스템. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 배터리팩에 ID 설정을 위해 딥스위치가 부착되어, 특정 배터리팩의 고장 시에도 나머지 배터리팩으로 지속적인 운전 수행이 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 분산형 보호회로를 갖는 배터리시스템. - 제3항에 있어서,
상기 딥스위치는, 배터리팩의 마스터 또는 슬레이브에 대한 설정을 동시에 수행하여, 특정 배터리팩의 고장 시에도 나머지 배터리팩으로 지속적인 운전 수행이 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 분산형 보호회로를 갖는 배터리시스템. - 제1항에 있어서,
상기 배터리팩은, 통신 기능을 이용한 ID 설정을 수행하여, 특정 배터리팩의 고장 시에도 나머지 배터리팩으로 지속적인 운전 수행이 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 분산형 보호회로를 갖는 배터리시스템. - 제1항에 있어서,
상기 배터리팩은 어느 일측면에,
충전 상태를 파악하는 충전 게이지 LED;
데이터 통신의 상태를 알리는 통신 LED;
배터리팩의 운전 상태를 파악하는 팩 LED;
를 더 포함하여, 특정 배터리팩의 고장 시에도 나머지 배터리팩으로 지속적인 운전 수행이 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 분산형 보호회로를 갖는 배터리시스템.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR20140113762A KR101479554B1 (ko) | 2014-08-29 | 2014-08-29 | 분산형 보호회로를 갖는 배터리시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR20140113762A KR101479554B1 (ko) | 2014-08-29 | 2014-08-29 | 분산형 보호회로를 갖는 배터리시스템 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR101479554B1 true KR101479554B1 (ko) | 2015-01-07 |
Family
ID=52587998
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR20140113762A KR101479554B1 (ko) | 2014-08-29 | 2014-08-29 | 분산형 보호회로를 갖는 배터리시스템 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101479554B1 (ko) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10554056B2 (en) | 2016-01-12 | 2020-02-04 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Faulty cell detection device and faulty cell detection method |
US11325499B2 (en) | 2019-12-11 | 2022-05-10 | Darfon Electronics Corp. | Multi-battery system for an electric vehicle |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR20120037163A (ko) * | 2010-10-11 | 2012-04-19 | 주식회사 엘지화학 | 배터리팩의 멀티 슬레이브에 대한 순차적 아이디 설정방법 및 시스템 |
KR20140007600A (ko) * | 2012-07-09 | 2014-01-20 | 에스케이이노베이션 주식회사 | 병렬 팩 배터리 시스템의 장애 관리 장치 및 그 방법 |
KR20140040627A (ko) * | 2012-09-26 | 2014-04-03 | 삼성에스디아이 주식회사 | 배터리 시스템 및 이를 포함하는 에너지 저장 시스템 |
KR20140072692A (ko) * | 2012-12-05 | 2014-06-13 | 삼성에스디아이 주식회사 | 전력 저장 시스템 및 그 구동 방법 |
-
2014
- 2014-08-29 KR KR20140113762A patent/KR101479554B1/ko active IP Right Grant
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