KR102181275B1 - Battery development environment system - Google Patents

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KR102181275B1
KR102181275B1 KR1020200057778A KR20200057778A KR102181275B1 KR 102181275 B1 KR102181275 B1 KR 102181275B1 KR 1020200057778 A KR1020200057778 A KR 1020200057778A KR 20200057778 A KR20200057778 A KR 20200057778A KR 102181275 B1 KR102181275 B1 KR 102181275B1
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battery pack
simulator
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KR1020200057778A
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이학성
반재관
최준석
이성호
신은진
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(주)티톱이앤지
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Abstract

The present invention relates to a battery development environment system. More specifically, provided is the battery development environment system for testing after completing an important component of a battery in order to develop the battery. The battery development environment system includes: a battery pack simulator; a battery management unit; a communication conversion unit; a sensor unit; and an integrated management unit.

Description

배터리 개발환경 시스템 {BATTERY DEVELOPMENT ENVIRONMENT SYSTEM}Battery development environment system {BATTERY DEVELOPMENT ENVIRONMENT SYSTEM}

본 발명은 배터리 개발환경 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배터리를 개발하기 위해 배터리의 중요한 부품을 완성한 후 이를 테스트하기 위한 배터리 개발환경 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a battery development environment system, and more particularly, to a battery development environment system for testing after completing important parts of a battery to develop a battery.

국내외적으로 화석 연료 사용으로 인한 이산화탄소의 규제가 심화됨에 따라서 에너지 절약 중요성이 커지고 있다.As the regulation of carbon dioxide due to the use of fossil fuels at home and abroad is intensified, the importance of energy saving is increasing.

이에 따라 에너지저장시스템(ESS; Energy Storage System)에 대한 관심이 높아지고 있으며, 국가에서도 입법을 통해 에너지저장시스템을 독려하고 있는 상황이다. Accordingly, interest in energy storage systems (ESS) is increasing, and the country is also encouraging energy storage systems through legislation.

여기서, 에너지저장시스템이란 배터리 등의 에너지 저장 장치를 사용하여 필요한 전력을 전력 계통에 공급하고 또한 유휴 에너지를 저장하는 시스템을 의미한다. Here, the energy storage system refers to a system that supplies necessary power to the power system and stores idle energy using an energy storage device such as a battery.

이러한 시스템은, 예를 들면, 에너지 소비량이 적은 새벽에 '그리드(Grid) + 신재생 에너지'로부터 'ESS'로 에너지가 저장되고, 평상시 운전(전력 Peak 제어) 상황에서 '그리드 + 신재생 에너지 + ESS'로부터 '부하'로 에너지가 전달되며, 정전 시 운전 상황에서 '신재생 에너지 + ESS'로부터 '비상 부하'로 에너지가 전달된다. In such a system, for example, energy is stored from'Grid + Renewable Energy' to'ESS' at dawn when energy consumption is low, and in normal operation (Power Peak Control),'Grid + Renewable Energy + Energy is transferred from'ESS' to'load', and energy is transferred from'renewable energy + ESS' to'emergency load' in the operating situation during power outage.

참고로, 그리드는 한국전력 등으로부터 오는 상용 전력을 의미하며, 이는 하절기나 동절기 또는 시간에 따라 가격이 상이하다.For reference, the grid refers to commercial power from KEPCO, etc., and the price varies depending on the summer or winter season or time.

또한, 현재 정부는 공공 건물을 우선으로 신재생 설치를 의무화하고 있는데, 일례로, 2020년부터 계약 전력의 5% 이상 ESS 설치를 의무화하고 있으며, 이에 따라 공공 건물에서 '제로 에너지 빌딩화' 실현을 추진하고 있다.In addition, the current government mandates the installation of new and renewable energy with priority to public buildings.For example, since 2020, it is mandatory to install ESS at least 5% of the contracted electricity, and accordingly, realizing'zero energy building' in public buildings. Is promoting.

그러나 비상 전원으로서 ESS의 설치시 다음과 같은 문제점이 있다.However, there are the following problems when installing the ESS as an emergency power source.

첫째, 기존 제품(비상발전기 + UPS) 대비 초기 투자비 증가한다. 즉, ESS 사용 시, 정부의 환경 규제 대응 가능하고, 전력 피크 제어를 통해 전기 요금 할인이 가능하며, 기존 제품의 정전 시, 작동 불가 문제를 해결 가능하나, 건물에 맞는 용량 설계가 어려운 문제가 있다.First, the initial investment cost increases compared to existing products (emergency generator + UPS). In other words, when using ESS, it is possible to respond to the government's environmental regulations, and through power peak control, electricity rates can be discounted, and in the event of a power outage of existing products, it is possible to solve the problem of inoperability, but it is difficult to design a capacity suitable for a building. .

둘째, ESS 용량 설계 방법이 부정확하다. 즉, 시뮬레이션 시, 정확한 배터리 모델 필요하고, 또한 실제 건물의 부하 실험 시, 많은 시간과 비용이 소요되는 문제가 있다.Second, the ESS capacity design method is inaccurate. That is, there is a problem that an accurate battery model is required during simulation, and a lot of time and cost is required when performing a load test of an actual building.

또한, 자동차 개발패러다임의 변환에 따른 그린카(PHEV, EV) 기술개발이 가속화되어 가고 있으며, 이에 따라 그린카의 주동력원인 에너지저장시스템(ESS; Energy Storage System)의 중요성이 더욱 커져가고 있다.In addition, the development of green car (PHEV, EV) technology is accelerating according to the transformation of the vehicle development paradigm, and accordingly, the importance of the energy storage system (ESS), which is the main power source of green cars, is increasing.

그린카의 성능은 에너지저장시스템의 성능에 직접적인 영향을 받으며, 이러한 그린카의 특성 파악을 위해서는 에너지저장시스템의 특성 파악이 우선되어야 한다.The performance of the green car is directly affected by the performance of the energy storage system, and in order to understand the characteristics of such a green car, the characteristics of the energy storage system must be identified.

하지만 에너지저장시스템으로 사용되는 배터리 시스템의 성능을 평가하기 위해서는 많은 시험과 분석을 필요로 한다. However, a lot of tests and analysis are required to evaluate the performance of the battery system used as an energy storage system.

또한 배터리 시스템의 차량 장착 특성을 파악하기 위해 실차에 직접 장착하여 특성을 파악하는 것은 현실적으로 많은 어려움이 있다. In addition, in order to grasp the vehicle mounting characteristics of the battery system, it is practically difficult to determine the characteristics by directly mounting the battery system on a vehicle.

예를 들어 가혹운전 조건에서의 배터리 시스템의 특성을 파악하기 위해서 실제 친환경자동차에 배터리 시스템을 장착하고 운전환경을 조성하여 차량 특성과 배터리 시스템의 특성을 분석하여야 하는데, 이런 경우 정확한 특성 데이터의 확보가 쉽지 않을 뿐만 아니라, 만에 하나 발생할 수도 있는 배터리 시스템의 안전성 문제가 발생할 수도 있기 때문에 쉽게 수행할 수 없는 문제가 있다.For example, in order to understand the characteristics of the battery system under severe driving conditions, it is necessary to analyze the characteristics of the vehicle and the battery system by installing the battery system in an actual eco-friendly vehicle and creating a driving environment. Not only is it not easy, but there is also a problem that cannot be easily carried out because there may be a safety problem of the battery system that may occur at once.

전기 에너지를 이용하는 자동차는 배터리의 성능이 자동차의 성능에 직접적인 영향을 미치므로, 각 전지 셀의 성능이 뛰어나야 할 뿐만 아니라 각 전지 셀의 전압, 전체 배터리의 전압 및 전류 등을 측정하여 각 전지 셀의 충방전을 효율적으로 관리할 수 있는 배터리 관리 시스템(Battery Management System, "BMS"라함)이 설치되어 있다.In a vehicle using electric energy, the performance of the battery directly affects the performance of the vehicle, so not only must the performance of each battery cell be excellent, but also the voltage of each battery cell and the voltage and current of the entire battery are measured. A battery management system (Battery Management System, "BMS") that can efficiently manage charging and discharging is installed.

그러나, 상기한 배터리 관리 시스템의 개발 단계에서, 개발된 배터리 관리 시스템의 기능을 시험하는데 많은 어려움이 있는 문제점이 있다.However, in the development stage of the battery management system described above, there is a problem in that there are many difficulties in testing the functions of the developed battery management system.

한국등록특허 [10-1270877]에서는 배터리 관리 시스템의 기능 검사장비가 개시되어 있다.In Korean Patent Registration [10-1270877], a functional test equipment of a battery management system is disclosed.

한국등록특허 [10-1270877](등록일자: 2013년05월28일)Korean registered patent [10-1270877] (Registration date: May 28, 2013)

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 배터리를 개발하기 위해 배터리의 중요한 부품을 완성한 후 이를 테스트하기 위한 배터리 개발환경 시스템을 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention has been conceived to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a battery development environment system for testing after completing important parts of a battery in order to develop a battery.

본 발명의 실 시예들의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Objects of the embodiments of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the following description. .

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 개발환경 시스템은, 개별 셀 전압, 개별 셀 온도 및 팩 전압을 모사하는 것을 포함하여 배터리팩을 모사하는 배터리팩시뮬레이터(100); 상기 배터리팩시뮬레이터(100)와 연결되어, 상기 배터리팩시뮬레이터(100)로부터 획득한 개별 셀 전압, 개별 셀 온도 및 팩 전압을 포함한 정보를 모니터링 하며, 모니터링한 정보를 바탕으로 상황을 판단하고, 이에 따라 배터리 상태를 유지하기 위한 제어신호를 상기 배터리팩시뮬레이터(100)로 전송하여 BMS(Battery Management System) 기능을 수행하는 배터리관리부(200); 상기 배터리관리부(200)와 연결되어, 상기 배터리관리부(200)가 획득한 정보 및 생성한 제어신호를 유에스비(USB) 통신으로 변환하는 통신변환부(500); 및 상기 배터리팩시뮬레이터(100) 및 상기 통신변환부(500)와 연결되어, 상기 배터리팩시뮬레이터(100)에 모사에 필요한 정보를 전송하여 컨트롤 하고, 상기 통신변환부(500)로부터 유에스비(USB) 통신으로 정보를 수신하여 모니터링 하는 통합관리부(900);를 포함하며, 상기 배터리팩시뮬레이터(100)는 배터리팩과 교체적용 하여 배터리팩을 테스트하거나, 상기 배터리관리부(200)는 BMS(Battery Management System)와 교체 적용 하여 BMS를 테스트하거나, 상기 통신변환부(500)는 캔(CAN)통신을 유에스비(USB) 통신으로 변경하는 통신변환기기와 교체 적용 하여 통신변환기기를 테스트하는 것을 특징으로 한다.A battery development environment system according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is a battery pack simulator 100 that simulates a battery pack, including simulating an individual cell voltage, an individual cell temperature, and a pack voltage. ; It is connected to the battery pack simulator 100 to monitor information including an individual cell voltage, an individual cell temperature, and a pack voltage obtained from the battery pack simulator 100, and determines a situation based on the monitored information. A battery management unit 200 for performing a battery management system (BMS) function by transmitting a control signal for maintaining the battery state to the battery pack simulator 100; A communication conversion unit 500 connected to the battery management unit 200 to convert information obtained by the battery management unit 200 and a control signal generated by the battery management unit 200 into USB communication; And it is connected to the battery pack simulator 100 and the communication conversion unit 500, transmits and controls the information necessary for the simulation to the battery pack simulator 100, and the USB from the communication conversion unit 500 Including an integrated management unit 900 for receiving and monitoring information through communication, wherein the battery pack simulator 100 tests the battery pack by replacing and applying the battery pack, or the battery management unit 200 is a BMS (Battery Management System) ) And test the BMS, or the communication conversion unit 500 is characterized in that it tests the communication conversion device by replacing and applying a communication conversion device that changes CAN communication to USB communication.

또한, 상기 배터리팩시뮬레이터(100)는 팩전류 및 HVIL(High Voltage Inter Lock)를 모사하여 상기 배터리관리부(200)로 전송하는 것을 특징으로 한다.In addition, the battery pack simulator 100 is characterized in that the pack current and the high voltage interlock (HVIL) are simulated and transmitted to the battery management unit 200.

또, 상기 배터리팩시뮬레이터(100)는 배터리 팩의 이상신호인 펄트인젝션(Fault Injection) 신호를 데이지체인 통신을 이용하여 상기 배터리관리부(200)로 통신하는 것을 특징으로 한다.In addition, the battery pack simulator 100 is characterized in that it communicates a fault injection signal, which is an abnormal signal of the battery pack, to the battery management unit 200 using daisy chain communication.

또한, 상기 펄트인젝션(Fault Injection) 신호는 미리 설정된 정상범위를 벗어나는 개별 셀 전압, 개별 셀 온도 및 팩 전압인 것을 특징으로 한다.In addition, the fault injection signal is characterized in that an individual cell voltage, an individual cell temperature, and a pack voltage outside a preset normal range.

또, 상기 배터리팩시뮬레이터(100)는 배터리 팩의 절연저항 값을 모사하여 상기 배터리관리부(200)로 전송하는 것을 특징으로 한다.In addition, the battery pack simulator 100 is characterized in that the insulation resistance value of the battery pack is simulated and transmitted to the battery management unit 200.

또한, 상기 통신변환부(500)는 무선통신을 이용하여 외부 관제시스템과 통신하여, 외부 관제시스템에서 상기 배터리 개발환경 시스템을 무선으로 모니터링 및 컨트롤 하는 것을 특징으로 한다.In addition, the communication conversion unit 500 is characterized in that by communicating with an external control system using wireless communication, the external control system to wirelessly monitor and control the battery development environment system.

또한, 상기 배터리 개발환경 시스템은 상기 통신변환부(500)와 연결되어, 배터리팩 관리를 위해 필요한 하나 또는 복수의 센서를 포함하는 센서부(400);를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the battery development environment system is connected to the communication conversion unit 500, a sensor unit 400 including one or a plurality of sensors required for battery pack management; characterized by including a.

아울러, 상기 센서부(400)는 파티클센서, 가스센서, 수분센서 및 절연저항센서 중 선택되는 어느 하나 또는 복수를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the sensor unit 400 is characterized in that it includes one or more selected from a particle sensor, a gas sensor, a moisture sensor, and an insulation resistance sensor.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 개발환경 시스템에 의하면, 에너지저장시스템를 개발하기 위해 에너지저장시스템의 중요한 부품을 완성한 후 이를 테스트하기 위한 환경을 조성함에 따라, BMS를 제외한 배터리팩, BMS, 통신변환기, 등 에너지저장시스템의 주요한 부품을 만든 후 그 성능을 정확하고 편리하게 테스트 할 수 있는 효과가 있다.According to the battery development environment system according to an embodiment of the present invention, in order to develop an energy storage system, after completing important parts of the energy storage system and creating an environment for testing them, a battery pack excluding BMS, a BMS, and a communication converter After making major parts of the energy storage system, such as, etc., it has the effect of accurately and conveniently testing its performance.

또한, 팩전류, HVIL(High Voltage Inter Lock), 펄트인젝션(Fault Injection) 신호 또는 절연저항 값을 모사함으로써, 에너지저장시스템의 안정성을 더욱 향상시킬 수 있는 테스트 환경을 조성할 수 있는 효과가 있다.In addition, by simulating pack current, HVIL (High Voltage Inter Lock), Fault Injection (Fault Injection) signal or insulation resistance value, there is an effect of creating a test environment that can further improve the stability of the energy storage system.

또, 통신변환부를 통해 외부 관제시스템에서 상기 배터리 개발환경 시스템을 무선으로 모니터링 및 컨트롤 가능하도록 함으로써, 배터리 개발환경 시스템의 호환성을 향상시키고, 모니터링 및 컨트롤이 더욱 용이하도록 하는 효과가 있다.In addition, by enabling the external control system to wirelessly monitor and control the battery development environment system through the communication conversion unit, there is an effect of improving the compatibility of the battery development environment system and making monitoring and control easier.

아울러, 각종 센서 또는 센서를 모사하는 센서부를 구비함으로써, 에너지저장시스템의 안전성을 확보하기 위한 테스트 환경을 조성할 수 있는 효과가 있다.In addition, by providing various sensors or a sensor unit that simulates the sensor, there is an effect of creating a test environment for securing the safety of the energy storage system.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 개발환경 시스템의 블록도.
도 2는 도 1에 센서부가 포함된 배터리 개발환경 시스템의 블록도.1 is a block diagram of a battery development environment system according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of a battery development environment system including a sensor unit in FIG. 1.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야한다.Since the present invention can make various changes and have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail. However, this is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, it should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it is understood that it may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in the middle. Should be.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.On the other hand, when a component is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in the middle.

본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present specification are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, processes, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the possibility of addition or presence of elements or numbers, processes, operations, components, parts, or combinations thereof is not preliminarily excluded.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms including technical or scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning of the related technology, and should not be interpreted as an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in this application. Does not.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 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. 또한, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as being limited to their usual or dictionary meanings, and the inventors appropriately explain the concept of terms in order to explain their own invention in the best way. Based on the principle that it can be defined, it should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. In addition, unless there are other definitions in the technical terms and scientific terms used, they have the meanings commonly understood by those of ordinary skill in the art to which this invention belongs, and the gist of the present invention in the following description and accompanying drawings Description of known functions and configurations that may be unnecessarily obscure will be omitted. The drawings introduced below are provided as examples in order to sufficiently convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the present invention is not limited to the drawings presented below and may be embodied in other forms. In addition, the same reference numbers throughout the specification indicate the same elements. It should be noted that the same elements in the drawings are indicated by the same reference numerals wherever possible.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 개발환경 시스템의 블록도이고, 도 2는 도 1에 센서부가 포함된 배터리 개발환경 시스템의 블록도이다.1 is a block diagram of a battery development environment system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of a battery development environment system including a sensor unit in FIG. 1.

설명에 앞서, 본 명세서( 및 특허청구범위)에서 사용되는 용어에 대해 간단히 설명하도록 한다.Prior to the description, the terms used in the specification (and claims) will be briefly described.

'배터리 셀'이란 배터리를 구성하는 최소 단위이며, '배터리 셀' 다수가 모여 '배터리 모듈'이 구성되고, '배터리 모듈' 다수가 모여 '배터리 팩'이 구성된다.A'battery cell' is the smallest unit constituting a battery, and a number of'battery cells' are gathered to form a'battery module', and a number of'battery modules' are gathered to form a'battery pack'.

기본적인 용어를 정리하였으나, 설명에 필요한 모든 용어를 정리한 것은 아니며, 상기에 정의된 용어 이외에 새로이 등장되는 용어들은 추후 설명하도록 한다. Although basic terms are summarized, not all terms necessary for description are summarized, and terms that are newly appearing other than the terms defined above will be described later.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 개발환경 시스템은 배터리팩시뮬레이터(100), 배터리관리부(200), 통신변환부(500) 및 통합관리부(900)를 포함하며, 상기 배터리팩시뮬레이터(100)는 배터리팩과 교체적용 하여 배터리팩을 테스트하거나, 상기 배터리관리부(200)는 BMS(Battery Management System)와 교체 적용 하여 BMS를 테스트하거나, 상기 통신변환부(500)는 캔(CAN)통신을 유에스비(USB) 통신으로 변경하는 통신변환기기와 교체 적용 하여 통신변환기기를 테스트할 수 있다.As shown in Fig. 1, the battery development environment system according to an embodiment of the present invention includes a battery pack simulator 100, a battery management unit 200, a communication conversion unit 500, and an integrated management unit 900, The battery pack simulator 100 tests a battery pack by replacing and applying a battery pack, or the battery management unit 200 testing a BMS by replacing and applying a battery management system (BMS), or the communication conversion unit 500 The communication conversion device can be tested by replacing it with a communication conversion device that changes CAN communication to USB communication.

배터리팩시뮬레이터(100)는 개별 셀 전압, 개별 셀 온도 및 팩 전압을 모사하는 것을 포함하여 배터리팩을 모사한다.The battery pack simulator 100 simulates a battery pack by simulating an individual cell voltage, an individual cell temperature, and a pack voltage.

배터리 팩은 다수의 배터리 모듈이 포함되며, 배터리 모듈은 다수의 배터리 셀(개별 셀)이 포함된다.The battery pack includes a plurality of battery modules, and the battery module includes a plurality of battery cells (individual cells).

따라서, 상기 배터리팩시뮬레이터(100)는 개별 셀 전압, 개별 셀 온도 및 팩 전압을 모사할 수 있다. 또한, 개별 모듈 전압도 모사할 수 있다.Accordingly, the battery pack simulator 100 may simulate an individual cell voltage, an individual cell temperature, and a pack voltage. In addition, individual module voltages can also be simulated.

개별 셀 전압은 각 모듈 별 직렬로 연결된 가변저항을 이용해, 각각의 가변저항 양단의 전압을 출력하여 간단하게 모사할 수 있다. Individual cell voltage can be easily simulated by outputting the voltage across each variable resistor using a variable resistor connected in series for each module.

예를 들어, 하나의 모듈 전압을 모사하기 위해, R1, R2, R3, ..., Rn(n은 자연수)의 가변저항을 직렬로 연결하고, 양 끝단(R1과 Rn)에 모듈 전압을 인가하는 경우, Ri(i 는 자연수)에 해당되는 셀 전압 값은 Ri*(모듈 전압)/(R1 + R2 + R3 + ... + Rn)의 식으로 산출할 수 있다.For example, to simulate one module voltage, connect variable resistors of R1, R2, R3, ..., Rn (n is a natural number) in series, and apply the module voltage to both ends (R1 and Rn). In this case, the cell voltage value corresponding to Ri (i is a natural number) can be calculated by the formula of Ri*(module voltage)/(R1 + R2 + R3 + ... + Rn).

상기 배터리팩시뮬레이터(100)는 BMS(Battery Management System)를 제외한 배터리팩을 모사하기 위한 것으로, 배터리 셀, 배터리 모듈, 배터리 팩, 릴레이 등을 포함하는 컨텍터, 인버터, 로드 등이 포함되는 등 BMS를 제외한 다른 모든 구성을 모사할 수 있다.The battery pack simulator 100 is for simulating a battery pack excluding a BMS (Battery Management System), and includes a battery cell, a battery module, a battery pack, a contactor including a relay, an inverter, a load, etc. All other configurations can be copied except for.

이때, 모사에 필요한 정보는 후술하는 통합관리부(900)로부터 입력받을 수 있다.In this case, information necessary for the simulation may be input from the integrated management unit 900 to be described later.

즉, 통합관리부(900)로부터 상기 배터리팩시뮬레이터(100)가 팩 전압 또는 팩 전압 제어 신호를 수신 받으면, 상기 배터리팩시뮬레이터(100)가 그에 따른 팩 전압을 설정하여 팩 전압을 모사할 수 있고, That is, when the battery pack simulator 100 receives a pack voltage or a pack voltage control signal from the integrated management unit 900, the battery pack simulator 100 may set the pack voltage accordingly to simulate the pack voltage,

통합관리부(900)로부터 상기 배터리팩시뮬레이터(100)가 개별 셀 전압 또는 개별 셀 제어 신호를 수신 받으면, 상기 배터리팩시뮬레이터(100)가 그에 따른 셀 전압을 설정하여 셀 전압을 모사할 수 있다.When the battery pack simulator 100 receives an individual cell voltage or an individual cell control signal from the integrated management unit 900, the battery pack simulator 100 may set a corresponding cell voltage to simulate the cell voltage.

개별 셀 전압이 모사 되면, 이에 따른 모듈 전압 및 팩전압도 모사될 수 있다. When individual cell voltages are simulated, module voltages and pack voltages accordingly may also be simulated.

통합관리부(900)로부터 상기 배터리팩시뮬레이터(100)가 개별 셀 온도 또는 개별 온도 제어 신호를 수신 받으면, 상기 배터리팩시뮬레이터(100)가 셀 온도를 설정하여 셀 온도를 모사할 수 있다.When the battery pack simulator 100 receives an individual cell temperature or an individual temperature control signal from the integrated management unit 900, the battery pack simulator 100 may set the cell temperature to simulate the cell temperature.

배터리관리부(200)는 상기 배터리팩시뮬레이터(100)와 연결되어, 상기 배터리팩시뮬레이터(100)로부터 획득한 개별 셀 전압, 개별 셀 온도 및 팩 전압을 포함한 정보를 모니터링 하며, 모니터링한 정보를 바탕으로 상황을 판단하고, 이에 따라 배터리 상태를 유지하기 위한 제어신호를 상기 배터리팩시뮬레이터(100)로 전송하여 BMS(Battery Management System) 기능을 수행한다.The battery management unit 200 is connected to the battery pack simulator 100 to monitor information including an individual cell voltage, an individual cell temperature, and a pack voltage obtained from the battery pack simulator 100, and based on the monitored information. The situation is determined, and accordingly, a control signal for maintaining the battery state is transmitted to the battery pack simulator 100 to perform a battery management system (BMS) function.

BMS(Battery Management System)란 센서에서 감지한 배터리 정보를 입력 받아 상황을 판단하고 적절한 배터리 상태를 유지하기 위해 제어하는 시스템을 말하며, 그 중 가장 중요한 2 가지 역할은 다음과 같다.BMS (Battery Management System) refers to a system that receives battery information detected by a sensor, determines the situation, and controls it to maintain an appropriate battery state. The two most important roles are as follows.

1. 배터리 잔존 용량 측정 : 각종 센서와 측정 방식을 이용해 배터리 셀별 충전 용량을 측정한다.1. Battery remaining capacity measurement: The charging capacity of each battery cell is measured using various sensors and measurement methods.

2. 셀 충전 용량의 밸런싱 : 측정한 각 셀의 SOC(셀의 잔존 용량) 데이터를 통해 타 셀들에 비해 높게 충전된 셀을 방전시키는 방법 등으로 셀들의 충전 용량을 비슷한 수준으로 만드는 역할을 하여 셀들의 충전 용량 편차를 줄일 수 있다.2. Balancing of cell charging capacity: By discharging cells that have been charged higher than other cells through the measured SOC (cell remaining capacity) data, cells have a role of making the charging capacity of the cells at a similar level. It can reduce the deviation of their charging capacity.

위 2 가지 역할 외에도 BMS는 배터리의 온도 관리, 성능 진단 경보 등 기능을 수행할 수 있다. In addition to the above two roles, BMS can perform functions such as battery temperature management and performance diagnostic alarms.

이런 시스템은 상황에 적절한 제어를 통해 작동 환경을 최적화하고 배터리 성능과 수명을 극대화할 수 있기 때문에 굉장히 중요하다. These systems are very important because they can optimize the operating environment and maximize battery performance and life through context-sensitive control.

통신변환부(500)는 상기 배터리관리부(200)와 연결되어, 상기 배터리관리부(200)가 획득한 정보 및 생성한 제어신호를 유에스비(USB) 통신으로 변환한다.The communication conversion unit 500 is connected to the battery management unit 200 and converts the information acquired by the battery management unit 200 and the generated control signal into USB communication.

상기 배터리관리부(200)가 상기 배터리팩시뮬레이터(100)를 모니터링 하기 위한 통신은 캔(CAN; Controller Area Network) 통신을 한다.Communication for the battery management unit 200 to monitor the battery pack simulator 100 performs CAN (Controller Area Network) communication.

따라서, 캔(CAN) 통신을 통해 획득된 정보를 일반적인 컴퓨터에서 모니터링 하기 위해서는 유에스비(USB; Universal Serial Bus) 통신으로 변환하는 것이 바람직하다.Therefore, in order to monitor the information acquired through CAN communication in a general computer, it is desirable to convert it to a Universal Serial Bus (USB) communication.

따라서, 상기 통신변환부(500)는 상기 배터리관리부(200)로부터 모니터링에 필요한 정보를 유에스비(USB) 통신으로 변환한다.Accordingly, the communication conversion unit 500 converts information necessary for monitoring from the battery management unit 200 into USB communication.

캔(CAN) 통신은 차량 내에서 호스트 컴퓨터 없이 마이크로 콘트롤러나 장치들이 서로 통신하기 위해 설계된 표준 통신 규격이다. CAN communication is a standard communication standard designed to allow microcontrollers or devices to communicate with each other without a host computer in a vehicle.

캔(CAN) 통신은 메시지 기반 프로토콜이며 최근에는 차량 뿐만 아니라 산업용 자동화기기나 의료용 장비에서도 종종 사용되고 있다. CAN communication is a message-based protocol, and in recent years, it is often used not only in vehicles, but also in industrial automation or medical equipment.

캔(CAN) 통신은 각 제어기들 간의 통신을 위해 주로 사용되는 non-host 버스 방식의 메시지 기반 네트워크 프로토콜이다. CAN communication is a message-based network protocol of a non-host bus type mainly used for communication between controllers.

통합관리부(900)는 상기 배터리팩시뮬레이터(100) 및 상기 통신변환부(500)와 연결되어, 상기 배터리팩시뮬레이터(100)에 모사에 필요한 정보를 전송하여 컨트롤 하고, 상기 통신변환부(500)로부터 유에스비(USB) 통신으로 정보를 수신하여 모니터링 한다.The integrated management unit 900 is connected to the battery pack simulator 100 and the communication conversion unit 500 to transmit and control information necessary for the simulation to the battery pack simulator 100, and the communication conversion unit 500 It receives information from and monitors it through USB communication.

상기 통합관리부(900)는 상기 배터리팩시뮬레이터(100) 및 배터리관리부(200)를 모니터링 하고 컨트롤하기 위한 것으로, 컴퓨터, 노트북 등의 연산장치가 이용될 수 있다.The integrated management unit 900 is for monitoring and controlling the battery pack simulator 100 and the battery management unit 200, and an operation device such as a computer or a notebook computer may be used.

상기 통합관리부(900)는 최초 미리 설정된 모사에 필요한 정보를 상기 배터리팩시뮬레이터(100)에 전송하고, 그 후에는 상기 통신변환부(500)를 통해 획득한 모니터링 정보를 근거로 상기 배터리팩시뮬레이터(100)의 모사에 필요한 정보를 가공하여 상기 배터리팩시뮬레이터(100)에 전송할 수 있다.The integrated management unit 900 transmits information necessary for initial preset simulation to the battery pack simulator 100, and after that, based on the monitoring information acquired through the communication conversion unit 500, the battery pack simulator ( Information necessary for the simulation of 100) may be processed and transmitted to the battery pack simulator 100.

즉, 상기 통합관리부(900)는 배터리관리부(200)의 셀 충전 용량의 밸런싱 등의 제어명령에 따라, 상기 배터리팩시뮬레이터(100)의 출력값이 변화되도록 할 수 있다.That is, the integrated management unit 900 may change the output value of the battery pack simulator 100 according to a control command such as balancing the cell charge capacity of the battery management unit 200.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 개발환경 시스템은 BMS를 개발하는 경우, 테스트가 필요한 BMS를 상기 배터리관리부(200)와 교체 적용 하여 테스트가 필요한 BMS를 테스트하는 등, 배터리 개발에 필요한 테스트 환경을 제공하기 위한 것이다.That is, in the case of developing a BMS, the battery development environment system according to an embodiment of the present invention replaces and applies the BMS that needs to be tested with the battery management unit 200 to test the BMS that needs to be tested. It is to provide an environment.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 개발환경 시스템의 배터리팩시뮬레이터(100)는 팩전류 및 HVIL(High Voltage Inter Lock)를 모사하여 상기 배터리관리부(200)로 전송하는 것을 특징으로 할 수 있다.The battery pack simulator 100 of the battery development environment system according to an embodiment of the present invention may be characterized in that the pack current and the high voltage interlock (HVIL) are simulated and transmitted to the battery management unit 200.

하이브리드, 전기 및 연료 전지 차량은 일반적으로, 배터리, 연료 전지, 발전기 등과 같은, 적어도 하나의 고전압 에너지원을 포함하는 전기 고전압 시스템을 사용한다. Hybrid, electric and fuel cell vehicles generally use an electrical high voltage system that includes at least one high voltage energy source, such as a battery, fuel cell, generator, and the like.

사람 (예를 들어, 기술자)이 전기 시스템의 전류 운반 구성 요소 (예를 들어, 록킹 연결 터미널)와 물리적으로 접촉할 수 있기 전에, 고전압 에너지원이 격리되어야 하며 임의의 국부적으로 저장된 전기 에너지가 방전되어야 한다. Before a person (e.g., a technician) can make physical contact with the current carrying component of the electrical system (e.g., a locking connection terminal), the high voltage energy source must be isolated and any locally stored electrical energy is discharged. Should be.

일반적으로, HVIL(High Voltage Inter Lock) 회로를 포함하는 관련 로직을 갖는 HVIL 시스템은 차량이 HVIL 시스템의 작동 상태에 기초하여 전원에 의해 구동되는 고전압(High Voltage) 모드 또는 전력(Low Voltage) 모드 또는 HVIL 인터럽트 모드로 작동 할 수 있도록 제공된다. In general, the HVIL system having the related logic including the HVIL (High Voltage Inter Lock) circuit is a high voltage mode or a low voltage mode or a vehicle driven by a power source based on the operating state of the HVIL system. It is provided to operate in HVIL interrupt mode.

HVIL 회로가 고, 저 또는 개방으로 단락되지 않으면 진단 문제 코드가 설정되고 서비스 곧 램프에 불이 들어와 고전압 시스템을 수리 할 때 추가 안전 예방 조치를 취해야 함을 서비스 기술자에게 알린다. If the HVIL circuit is not shorted to high, low, or open, a diagnostic trouble code is set and the service, soon, the lamp illuminates to inform the service technician that additional safety precautions should be taken when servicing a high voltage system.

고전압 접촉기는 커넥터 및 고전압 장치에 고전압이 존재하지 않을 것으로 예상 될 때 차량에 고전압을 제공함으로써 활성화되거나 활성화되지 않을 수 있다.The high voltage contactor may or may not be activated by providing a high voltage to the vehicle when it is expected that no high voltage will be present in the connector and high voltage device.

HVIL(High Voltage Interlock)를 모사한다는 것은 배터리 결속 상태를 감지할 수 있는 신호를 모사하는 것이다.To simulate HVIL (High Voltage Interlock) is to simulate a signal that can detect the state of battery binding.

BMS(Battery Management System)는 보다 정확한 배터리의 상태를 모니터링 하기 위해, 보다 많은 정보를 필요로 하고 있다. 따라서, 상기 배터리팩시뮬레이터(100)는 이러한 BMS(Battery Management System)를 테스트 하기 위해, HVIL(High Voltage Inter Lock)를 모사뿐 아니라 보다 다양한 정보의 모사가 가능하며, 이러한 모사에 대해서는 후술하도록 한다.BMS (Battery Management System) requires more information in order to more accurately monitor the state of the battery. Accordingly, the battery pack simulator 100 can simulate a high voltage interlock (HVIL) as well as a variety of information in order to test such a battery management system (BMS), and this simulation will be described later.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 개발환경 시스템의 배터리팩시뮬레이터(100)는 배터리 팩의 이상신호인 펄트인젝션(Fault Injection) 신호를 데이지체인 통신을 이용하여 상기 배터리관리부(200)로 통신하는 것을 특징으로 할 수 있다.The battery pack simulator 100 of the battery development environment system according to an embodiment of the present invention communicates a fault injection signal, which is an abnormal signal of the battery pack, to the battery management unit 200 using daisy chain communication. It can be characterized.

상기 펄트인젝션(Fault Injection) 신호는 정상범위를 벗어나는 이상신호를 말한다.The fault injection signal refers to an abnormal signal outside the normal range.

BMS(Battery Management System)는 마스터 BMS와 슬레이브 BMS간에 통신을 하게 되는데, 마스터 BMS와 슬레이브 BMS에 문제가 발생되면, 이러한 상황을 슬레이브 BMS와 마스터 BMS 등에 전달하여 상황에 맞는 대처가 가능하도록 하여야 한다.The BMS (Battery Management System) communicates between the master BMS and the slave BMS. If a problem occurs between the master BMS and the slave BMS, the situation must be communicated to the slave BMS and the master BMS so that appropriate coping with the situation is possible.

따라서, BMS가 다른 BMS와 정상적인 통신이 가능한지 확인 할 필요가 있으며, 이를 확인하기 위해, 배터리팩시뮬레이터(100)는 배터리 팩의 이상신호인 펄트인젝션(Fault Injection) 신호를 데이지체인 통신을 이용하여 통신할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.Therefore, it is necessary to check whether the BMS can communicate normally with other BMSs, and to check this, the battery pack simulator 100 communicates a fault injection signal, which is an abnormal signal of the battery pack, using daisy chain communication. It is desirable to be able to do it.

데이지 체인(daisy chain)이란 연속적으로 연결되어 있는 하드웨어 장치들의 구성을 지칭한다.The daisy chain refers to a configuration of hardware devices that are connected in series.

예를 들어, 장치 A, B, C를 연결할 때 장치 A와 B를 연결하고, 장치 B와 C를 연속하여 연결하는 방식의 버스 결선 방식을 말한다. For example, when connecting devices A, B, and C, it refers to a bus connection method in which devices A and B are connected, and devices B and C are connected in succession.

이때, 가장 마지막에 있는 장치는 대개 저항장치 또는 단말장치에 접속된다. At this time, the last device is usually connected to a resistance device or a terminal device.

모든 장치들은 동일한 신호를 수신할 수도 있지만, 단순한 버스와는 현저히 다르게 체인 내에 속한 각 장치가 하나 이상의 신호를 다른 장치에 전달하기 전에 내용을 수정하는 경우도 있다.All devices may receive the same signal, but unlike a simple bus, each device in the chain may modify its contents before passing one or more signals to another device.

즉, 상기 배터리팩시뮬레이터(100)는 펄트인젝션(Fault Injection) 신호를 상기 배터리관리부(200)로 전송할 수 있으며, 이를 통해, 배터리관리부(200)가 펄트인젝션(Fault Injection) 신호를 정상적으로 수신하여 정상적으로 작동하는지 확인할 수 있다.That is, the battery pack simulator 100 may transmit a fault injection signal to the battery management unit 200, through which the battery management unit 200 normally receives a fault injection signal and You can see if it works.

이때, 펄트인젝션(Fault Injection) 신호는 스케쥴러의 스케줄에 따라 발생시킬 수 있다.At this time, a fault injection signal may be generated according to a scheduler's schedule.

이때, 상기 펄트인젝션(Fault Injection) 신호는 미리 설정된 정상범위를 벗어나는 개별 셀 전압, 개별 셀 온도 및 팩 전압인 것을 특징으로 할 수 있다.In this case, the fault injection signal may be an individual cell voltage, an individual cell temperature, and a pack voltage outside a preset normal range.

상기 통합관리부(900)로부터 정상범위를 벗어나는 이상신호를 생성하라는 고장명령을 상기 배터리팩시뮬레이터(100)가 수신하면, 상기 배터리팩시뮬레이터(100)는 셀 라인 에러 설정 명령에 따라 개별 셀 전압을 설정(over cell voltage, under cell voltage 등)할 수 있고, 셀 온도 에러 설정 명령에 따라 개별 셀 온도를 설정(over cell temperature, under cell temperature 등)할 수 있으며, 팩 전압 에러 설정 명령에 따라 팩 전압을 설정(over pack voltage, under pack voltage 등)할 수 있다.When the battery pack simulator 100 receives a fault command to generate an abnormal signal out of the normal range from the integrated management unit 900, the battery pack simulator 100 sets an individual cell voltage according to the cell line error setting command. (over cell voltage, under cell voltage, etc.), individual cell temperature can be set according to the cell temperature error setting command (over cell temperature, under cell temperature, etc.), and the pack voltage can be set according to the pack voltage error setting command. It can be set (over pack voltage, under pack voltage, etc.).

즉, 상기 배터리팩시뮬레이터(100)가 하드웨어적인, 물리적인(실질적인) 펄트(fault) 신호가 발생되도록 하여 상기 배터리관리부(200)에 그 값을 인가하여, 상기 배터리관리부(200)의 정상 동작을 확인할 수 있다.That is, the battery pack simulator 100 generates a hardware, physical (substantial) fault signal, and applies the value to the battery management unit 200 to perform the normal operation of the battery management unit 200. I can confirm.

예를 들어, 상기 배터리팩시뮬레이터(100)가 정상범위보다 낮거나 높은 셀 전압 값이 출력되도록 할 수 있고, 정상범위보다 낮거나 높은 셀 온도 값이 출력되도록 할 수 있으며, 정상범위보다 낮거나 높은 모듈 전압이 출력되도록 할 수 있고, 정상범위보다 낮거나 높은 팩 전압이 출력되도록 할 수 있다.For example, the battery pack simulator 100 may output a cell voltage value lower or higher than the normal range, and may output a cell temperature value lower or higher than the normal range, and lower or higher than the normal range. The module voltage can be output, and the pack voltage lower or higher than the normal range can be output.

다시 말해, 상기 배터리팩시뮬레이터(100)는 물리적인 펄트(fault) 신호인, o정상범위보다 낮거나 높은 셀 전압 값이 출력되도록 에 해당하는 ADC voltage 값을 생성하여 상기 배터리관리부(200)에 인가되도록 하여, 하드웨어적인 펄트(fault) 신호 값 또한 스케줄링이 가능하도록 할 수 있다.In other words, the battery pack simulator 100 generates an ADC voltage value corresponding to o so that a cell voltage value lower or higher than the normal range, which is a physical fault signal, is output and applied to the battery management unit 200 Thus, the hardware fault signal value can also be scheduled.

이때, 상기 배터리관리부(200)는 펄트인젝션(Fault Injection) 신호를 상기 배터리팩시뮬레이터(100)로 전송할 수 있으며, 이를 통해, 배터리관리부(200)가 펄트인젝션(Fault Injection) 신호를 정상적으로 생성해 전달하는지 확인할 수 있다.At this time, the battery management unit 200 may transmit a fault injection signal to the battery pack simulator 100, and through this, the battery management unit 200 normally generates and transmits a fault injection signal. You can check if it is.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 개발환경 시스템의 배터리팩시뮬레이터(100)는 배터리 팩의 절연저항 값을 모사하여 상기 배터리관리부(200)로 전송하는 것을 특징으로 할 수 있다.The battery pack simulator 100 of the battery development environment system according to an embodiment of the present invention may be characterized in that the insulation resistance value of the battery pack is simulated and transmitted to the battery management unit 200.

절연저항 값은 배터리 상태를 판단하기 위해 필요로 하는 중요한 지표 중 하나이다.The insulation resistance value is one of the important indicators required to judge the battery condition.

리튬이온배터리에서 절연되어야 하는 부분이 제대로 절연되어 있지 않은 경우, 즉 절연저항 값이 부족하면 배터리 수명 저하나 발화 사고를 일으킬 수 있고, 절연저항 값이 낮아지는 주요 원인으로는 금속이물혼입과 세퍼레이터 파괴 등이 있다. If the part to be insulated in the lithium-ion battery is not properly insulated, that is, if the insulation resistance value is insufficient, the battery life may decrease or an ignition accident may occur. The main reasons for the decrease in the insulation resistance value are metal foreign substances and separators. And destruction.

절연되어야 하는 부분으로는 주로 전극-전극 간, 전극-외장 간을 들 수 있다.The parts that need to be insulated are mainly between electrodes and electrodes and between electrodes and exterior.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 개발환경 시스템의 통신변환부(500)는 무선통신을 이용하여 외부 관제시스템과 통신하여, 외부 관제시스템에서 상기 배터리 개발환경 시스템을 무선으로 모니터링 및 컨트롤 하는 것을 특징으로 할 수 있다.The communication conversion unit 500 of the battery development environment system according to an embodiment of the present invention communicates with an external control system using wireless communication, and wirelessly monitors and controls the battery development environment system in the external control system. You can do it.

적용 가능한 대표적인 무선통신은 와이파이가 있다.The representative wireless communication that can be applied is Wi-Fi.

와이파이(Wi-Fi, WiFi)는 전자기기들이 무선랜(WLAN)에 연결할 수 있게 하는 기술로서, 주로 2.4 기가헤르츠 (12센티미터) UHF 및 5 기가헤르츠 (6센티미터) SHF ISM 무선 대역을 사용한다. Wi-Fi (Wi-Fi) is a technology that allows electronic devices to connect to a wireless LAN (WLAN), and mainly uses the 2.4 gigahertz (12 cm) UHF and 5 gigahertz (6 cm) SHF ISM radio bands.

무선랜은 일반적으로 암호로 보호되어 있지만, 대역 내에 위치한 어느 장치라도 무선랜 네트워크의 자원에 접근할 수 있도록 개방도 가능하다.Wireless LANs are generally password-protected, but they can also be opened so that any device located in the band can access resources of the wireless LAN network.

와이파이 얼라이언스는 와이파이를 전기 전자 기술자 협회(IEEE) 802.11 표준에 기반한 모든 "무선 근거리 통신망"(WLAN) 제품으로 정의하고 있다. The Wi-Fi Alliance defines Wi-Fi as any "wireless local area network" (WLAN) product based on the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.11 standards.

와이파이는 와이파이 얼라이언스의 상표의 하나이다. Wi-Fi Certified 상표는 와이파이 얼라이언스 상호운용 인증 테스트에 완전히 합격한 와이파이 제품에만 사용할 수 있다.Wi-Fi is one of the Wi-Fi Alliance trademarks. The Wi-Fi Certified trademark can only be used on Wi-Fi products that have fully passed Wi-Fi Alliance interoperability certification tests.

와이파이 기술을 사용하는 장치에는 개인용 컴퓨터, 비디오 게임 콘솔, 스마트폰, 디지털 카메라, 태블릿 컴퓨터, 디지털 오디오 플레이어, 현대의 프린터가 포함된다. Devices that use Wi-Fi technology include personal computers, video game consoles, smartphones, digital cameras, tablet computers, digital audio players, and modern printers.

와이파이 호환 장치들은 WLAN 네트워크와 무선 액세스 포인트를 통해 인터넷에 접속할 수 있다. Wi-Fi-compatible devices can access the Internet through WLAN networks and wireless access points.

이러한 액세스 포인트(핫스팟)는 실내에서는 약 20 미터(66 피트)의 대역을, 실외에서는 이보다 더 큰 대역을 가진다. These access points (hotspots) have a band of about 20 meters (66 feet) indoors and a larger band outdoors.

핫스팟 지원 범위는 무선파를 차단하는 벽이 있는 작은 방으로까지만 지원될 수 있고, 여러 액세스 포인트를 겹쳐 사용함으로써 수 제곱 킬로미터로까지 확대할 수 있다.The range of hotspot support can only be covered into small rooms with walls that block radio waves, and can be extended to several square kilometers by overlapping multiple access points.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 개발환경 시스템은 상기 통신변환부(500)와 연결되어, 배터리팩 관리를 위해 필요한 하나 또는 복수의 센서를 포함하는 센서부(400)를 포함할 수 있다.As shown in Figure 2, the battery development environment system according to an embodiment of the present invention is connected to the communication conversion unit 500, a sensor unit 400 including one or a plurality of sensors required for battery pack management. ) Can be included.

최근 에너지저장시스템(ESS)의 화재 사고가 빈번히 발생되고 있으며, 에너지저장시스템(ESS)의 안전성을 확보하기 위한 필요성이 대두되고 있다.Recently, fire accidents of the energy storage system (ESS) are frequently occurring, and the need to secure the safety of the energy storage system (ESS) is emerging.

이에 따라, 배터리 상태를 판단하거나, 배터리의 열화에 의한 화재 발생 가능성을 예측하기 위한 센서 들이 필요하다.Accordingly, there is a need for sensors to determine the state of the battery or predict the possibility of a fire due to deterioration of the battery.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 개발환경 시스템의 센서부(400)는 파티클센서, 가스센서, 수분센서 및 절연저항센서 중 선택되는 어느 하나 또는 복수를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The sensor unit 400 of the battery development environment system according to an embodiment of the present invention may be characterized in that it includes one or more selected from a particle sensor, a gas sensor, a moisture sensor, and an insulation resistance sensor.

상기 센서부(400)는 이러한 추가 센서를 에너지저장시스템(ESS)에 추가 적용하기 위해 테스트를 하기 위한 것으로, 파티클센서, 가스센서, 수분센서, 절연저항(IR) 측정 장비 등이 사용될 수 있다.The sensor unit 400 is for testing in order to additionally apply such an additional sensor to an energy storage system (ESS), and a particle sensor, a gas sensor, a moisture sensor, an insulation resistance (IR) measuring device, etc. may be used.

상기 절연저항(IR) 측정 장비를 센서부(400)로 사용하는 경우, 상기 배터리팩시뮬레이터(100)가 절연저항(IR) 값을 모사하도록 할 수 있으며, 상기 배터리팩시뮬레이터(100)가 절연저항(IR) 값을 기 설정된 스케줄에 의해 변환하면, 상기 절연저항(IR) 측정 장비가 상기 배터리팩시뮬레이터(100)로부터 출력되는 절연저항(IR) 값을 측정하도록 하여, 상기 절연저항(IR) 측정 장비의 정상 작동 여부를 판단할 수 있다.When the insulation resistance (IR) measuring device is used as the sensor unit 400, the battery pack simulator 100 may simulate an insulation resistance (IR) value, and the battery pack simulator 100 When the (IR) value is converted according to a preset schedule, the insulation resistance (IR) measuring equipment measures the insulation resistance (IR) value output from the battery pack simulator 100, and the insulation resistance (IR) is measured. It is possible to determine whether the equipment is operating normally.

이때, 상기 배터리팩시뮬레이터(100)로부터 출력되는 절연저항(IR) 값을 상기 절연저항(IR) 측정 장비 뿐 아니라 상기 배터리관리부(200)에서도 측정 할 수 있도록 할 수 있다.In this case, the insulation resistance (IR) value output from the battery pack simulator 100 may be measured not only by the insulation resistance (IR) measuring equipment but also by the battery management unit 200.

상기 절연저항(IR) 측정 장비에는 IR 센서 저항 등이 사용될 수 있다.IR sensor resistance, etc. may be used for the insulation resistance (IR) measurement equipment.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다. The present invention is not limited to the above-described embodiments, and of course, various modifications can be made without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims.

100: 배터리팩시뮬레이터
200: 배터리관리부
400: 센서부
500: 통신변환부
900: 통합관리부100: battery pack simulator
200: battery management unit
400: sensor unit
500: communication conversion unit
900: Integrated management department

Claims (8)

개별 셀 전압, 개별 셀 온도 및 팩 전압을 모사하는 것을 포함하여 배터리팩을 모사하는 배터리팩시뮬레이터(100);
상기 배터리팩시뮬레이터(100)와 연결되어, 상기 배터리팩시뮬레이터(100)로부터 획득한 개별 셀 전압, 개별 셀 온도 및 팩 전압을 포함한 정보를 모니터링 하며, 모니터링한 정보를 바탕으로 상황을 판단하고, 이에 따라 배터리 상태를 유지하기 위한 제어신호를 상기 배터리팩시뮬레이터(100)로 전송하여 BMS(Battery Management System) 기능을 수행하는 배터리관리부(200);
상기 배터리관리부(200)와 연결되어, 상기 배터리관리부(200)가 획득한 정보 및 생성한 제어신호를 유에스비(USB) 통신으로 변환하는 통신변환부(500);
상기 통신변환부(500)와 연결되어, 배터리팩 관리를 위해 필요한 하나 또는 복수의 센서를 포함하는 센서부(400); 및
상기 배터리팩시뮬레이터(100) 및 상기 통신변환부(500)와 연결되어, 상기 배터리팩시뮬레이터(100)에 모사에 필요한 정보를 전송하여 컨트롤 하고, 상기 통신변환부(500)로부터 유에스비(USB) 통신으로 정보를 수신하여 모니터링 하는 통합관리부(900);
를 포함하며,
상기 배터리팩시뮬레이터(100)는 배터리팩과 교체적용 하여 배터리팩을 테스트하거나, 상기 배터리관리부(200)는 BMS(Battery Management System)와 교체 적용 하여 BMS를 테스트하거나, 상기 통신변환부(500)는 캔(CAN)통신을 유에스비(USB) 통신으로 변경하는 통신변환기기와 교체 적용 하여 통신변환기기를 테스트하고,
상기 배터리팩시뮬레이터(100)는
배터리 팩의 이상신호인 펄트인젝션(Fault Injection) 신호를 데이지체인 통신을 이용하여 상기 배터리관리부(200)로 통신하는 것을 특징으로 하며,
상기 펄트인젝션(Fault Injection) 신호는
미리 설정된 정상범위를 벗어나는 개별 셀 전압, 개별 셀 온도 및 팩 전압인 것을 특징으로 하고,
상기 배터리팩시뮬레이터(100)는
배터리 팩의 절연저항 값을 모사하여 상기 배터리관리부(200)로 전송하는 것을 특징으로 하며,
상기 센서부(400)는
파티클센서, 가스센서 및 수분센서 중 선택되는 어느 하나 또는 복수를 포함하고,
상기 펄트인젝션(Fault Injection) 신호는
스케쥴러의 스케줄에 따라 발생시키는 것을 특징으로 하며,
상기 통합관리부(900)로부터 정상범위를 벗어나는 이상신호를 생성하라는 고장명령을 상기 배터리팩시뮬레이터(100)가 수신하면,
상기 배터리팩시뮬레이터(100)는 셀 라인 에러 설정 명령에 따라 개별 셀 전압을 설정(over cell voltage 혹은 under cell voltage)하거나, 셀 온도 에러 설정 명령에 따라 개별 셀 온도를 설정(over cell temperature 혹은 under cell temperature)하거나, 팩 전압 에러 설정 명령에 따라 팩 전압을 설정(over pack voltage 혹은 under pack voltage)하는 것을 특징으로 하고,
상기 배터리팩시뮬레이터(100)가 정상범위보다 낮거나 높은 셀 전압 값을 출력하거나, 정상범위보다 낮거나 높은 셀 온도 값을 출력하거나, 정상범위보다 낮거나 높은 팩 전압 값을 출력하는 경우,
상기 배터리관리부(200)는 펄트인젝션(Fault Injection) 신호를 상기 배터리팩시뮬레이터(100)로 전송하며, 이를 통해, 배터리관리부(200)가 펄트인젝션(Fault Injection) 신호를 정상적으로 생성해 전달하는지 확인하는 것을 특징으로 하는 배터리 개발환경 시스템.
A battery pack simulator 100 for simulating a battery pack including simulating an individual cell voltage, an individual cell temperature, and a pack voltage;
It is connected to the battery pack simulator 100 to monitor information including an individual cell voltage, an individual cell temperature, and a pack voltage obtained from the battery pack simulator 100, and determines a situation based on the monitored information. A battery management unit 200 for performing a battery management system (BMS) function by transmitting a control signal for maintaining the battery state to the battery pack simulator 100;
A communication conversion unit 500 connected to the battery management unit 200 for converting information acquired by the battery management unit 200 and a control signal generated by the battery management unit 200 into USB communication;
A sensor unit 400 connected to the communication conversion unit 500 and including one or more sensors required for battery pack management; And
It is connected to the battery pack simulator 100 and the communication conversion unit 500, transmits and controls information necessary for the simulation to the battery pack simulator 100, and communicates with USB from the communication conversion unit 500 Integrated management unit 900 for receiving and monitoring information;
Including,
The battery pack simulator 100 tests a battery pack by replacing and applying a battery pack, or the battery management unit 200 testing a BMS by replacing and applying a battery management system (BMS), or the communication conversion unit 500 Test the communication conversion device by replacing and applying the communication conversion device that changes CAN communication to USB communication,
The battery pack simulator 100 is
A fault injection signal, which is an abnormal signal of the battery pack, is communicated to the battery management unit 200 using daisy chain communication,
The Fault Injection signal is
It is characterized in that it is an individual cell voltage, an individual cell temperature, and a pack voltage outside the preset normal range,
The battery pack simulator 100 is
It is characterized in that the insulation resistance value of the battery pack is simulated and transmitted to the battery management unit 200,
The sensor unit 400 is
Including any one or a plurality selected from a particle sensor, a gas sensor and a moisture sensor,
The Fault Injection signal is
It is characterized in that it is generated according to the schedule of the scheduler,
When the battery pack simulator 100 receives a fault command to generate an abnormal signal out of the normal range from the integrated management unit 900,
The battery pack simulator 100 sets an individual cell voltage (over cell voltage or under cell voltage) according to a cell line error setting command, or sets an individual cell temperature according to a cell temperature error setting command (over cell temperature or under cell voltage). temperature) or set a pack voltage (over pack voltage or under pack voltage) according to a pack voltage error setting command,
When the battery pack simulator 100 outputs a cell voltage value lower or higher than a normal range, a cell temperature value lower or higher than a normal range, or outputs a pack voltage value lower or higher than a normal range,
The battery management unit 200 transmits a fault injection signal to the battery pack simulator 100 to check whether the battery management unit 200 normally generates and transmits a fault injection signal. Battery development environment system, characterized in that.
 제1항에 있어서,
상기 배터리팩시뮬레이터(100)는
팩전류 및 HVIL(High Voltage Inter Lock)를 모사하여 상기 배터리관리부(200)로 전송하는 것을 특징으로 하는 배터리 개발환경 시스템.
The method of claim 1,
The battery pack simulator 100 is
A battery development environment system, characterized in that the pack current and HVIL (High Voltage Inter Lock) are simulated and transmitted to the battery management unit (200).
 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 통신변환부(500)는
무선통신을 이용하여 외부 관제시스템과 통신하여, 외부 관제시스템에서 상기 배터리 개발환경 시스템을 무선으로 모니터링 및 컨트롤 하는 것을 특징으로 하는 배터리 개발환경 시스템.
The method of claim 1,
The communication conversion unit 500
A battery development environment system, characterized in that by communicating with an external control system using wireless communication, the external control system monitors and controls the battery development environment system wirelessly.
 삭제delete 삭제delete
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