KR102253555B1 - Battery pack system - Google Patents

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KR102253555B1
KR102253555B1 KR1020190163874A KR20190163874A KR102253555B1 KR 102253555 B1 KR102253555 B1 KR 102253555B1 KR 1020190163874 A KR1020190163874 A KR 1020190163874A KR 20190163874 A KR20190163874 A KR 20190163874A KR 102253555 B1 KR102253555 B1 KR 102253555B1
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전성호
김주용
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주식회사 현대케피코
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Abstract

A battery pack system according to the present invention comprises: a battery pack including a secondary battery storing electric energy to be charged/discharged; a charging/discharging connector inputting and outputting the electric energy to and from a vehicle, a battery communication module supporting data communications with a VCU of the vehicle, and a battery antenna unit forming a wireless communication channel with the following cradle antenna unit for the data communications; and a vehicle cradle including a VCU interface connected to the VCU of the vehicle, a cradle communication module supporting data communications between the VCU of the vehicle and the battery pack, a cradle connector connected to a charging/discharging connector of the battery pack to input and output power, a power distribution unit transmitting power, input from the cradle connector, to a power consumption device of the vehicle including the VCU, and the cradle antenna unit forming a wireless communication channel with the battery antenna unit for the data communications, wherein the charge/discharge connector and the cradle connector may be coupled to each other by means of a magnetic force. The present invention can ensure durability of power contact terminals of the battery pack in spite of multiple attachments and detachments.

Description

배터리 팩 시스템{BATTERY PACK SYSTEM}Battery pack system {BATTERY PACK SYSTEM}

본 발명은 전기/전동 차량의 배터리(battery)에 관한 것으로서, 구체적으로는 배터리 팩 형태로 교환 사용이 가능한 전동차량을 위한 배터리 팩 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a battery of an electric/electric vehicle, and specifically, to a battery pack system for an electric vehicle that can be used interchangeably in the form of a battery pack.

최근에는 친환경 기술의 니즈와 함께 공기 오염이 적은 전기차량(electric vehicle)의 관심이 대두되고 있다.In recent years, there is a growing interest in electric vehicles with low air pollution along with the need for eco-friendly technology.

전기차량은 친환경적인 면에서나 소음이 적다는 면에서 매우 고무적이지만, 충전소가 적고 충전에 적어도 30분 이상이 소요되는 점에서 실용적이지 못하다는 비판을 받아왔다. 이와 관련하여 전기차량에 있는 배터리 팩을 쉽고 빠르게 교체할 수 있도록 하는 다양한 방안들이 제시되었다.Electric vehicles are very encouraging in terms of eco-friendliness and low noise, but they have been criticized for being impractical because they have fewer charging stations and take at least 30 minutes to charge. In this regard, various methods have been proposed that enable quick and easy replacement of battery packs in electric vehicles.

예컨대, 배터리 팩을 전기차량의 섀시(차대) 아래에 삽입한 후 후크로 제자리에 고정시키고, 배터리 팩 위에는 스마트 카드를 배치하여, 배터리 팩의 충전비용을 검증할 수 있게 하는 기술 등이 제안되었다.For example, a technology has been proposed in which a battery pack is inserted under a chassis (car chassis) of an electric vehicle and then fixed in place with a hook, and a smart card is placed on the battery pack to verify the charging cost of the battery pack.

도 1은 종래기술에 따른 차량용 배터리 팩 구조를 도시한다.1 shows a structure of a vehicle battery pack according to the prior art.

도시한 배터리 팩(10)은 차량의 CAN 통신망에 접속할 수 있도록 유선 접속 케이블(11)을 통해 차량에 장착되고, 상기 유선 접속 케이블(11)을 통한 CAN 통신으로 차량의 VCU(30)와 데이터 통신 및 제어 지시를 수령한다. The illustrated battery pack 10 is mounted on the vehicle through a wired connection cable 11 so as to be connected to the vehicle's CAN communication network, and communicates data with the VCU 30 of the vehicle through CAN communication through the wired connection cable 11 And receive control instructions.

그러나, 차량 정비에 대하여 숙련되지 않고 미숙한 사용자(운전자)가 정확/신속하고 용이하게 배터리 팩을 교체하는 것과는 거리가 있었다. 이는 특히, 여성 운전자나 미성년 학생 운전자의 비율이 높은 전동이륜차의 경우 더욱 문제가 되었다. However, there is a distance from the unskilled and inexperienced user (driver) in vehicle maintenance to accurately/quickly and easily replace the battery pack. This is particularly problematic in the case of electric motorcycles with a high proportion of female drivers or underage student drivers.

한편, 전기 차량 배터리에 대한 교체 서비스나 다른 부가서비스 또는 화재 방지등을 위한 모니터링을 위해, 전기 차량의 배터리 팩에는 다양한 연산 장치나 센서, 데이터 통신 장치들이 내장된다. 이 경우 전자 장치들을 내장한 배터리 팩이 차량에 장착되는 경우, 차량의 VCU와 데이터 통신을 수행하여야 하며, 이를 위해 배터리 팩의 전원 단자 뿐만 아니라, 별도의 통신 단자에 대한 접속이 필요하다.Meanwhile, various computing devices, sensors, and data communication devices are built into the battery pack of the electric vehicle for monitoring for replacement services for electric vehicle batteries, other additional services, or fire prevention. In this case, when a battery pack incorporating electronic devices is mounted on a vehicle, data communication with the VCU of the vehicle must be performed, and for this, connection to a separate communication terminal as well as a power terminal of the battery pack is required.

배터리 충전시스템에서 충전된 배터리를 교환하기 위하여 기존에는 CAN 통신과 전원 인가를 위하여 일반적인 커넥터 조립 방식을 사용하였다. 이는 사용자가 배터리 교환 할 때마다 커넥터를 분리/조립하는 번거로움이 발생하며 이를 반복 시 커넥터의 내구성 저하의 문제가 발생한다.To exchange the charged battery in the battery charging system, conventional connector assembly method was used for CAN communication and power application. This causes the trouble of separating/assembling the connector every time the user replaces the battery, and when this is repeated, the problem of degradation of the durability of the connector occurs.

즉, 종래기술의 VCU와 배터리팩 사이의 전원 공급 및 통신시 커넥터로 접속하는 구조는 배터리 팩 교환 시 사용자가 커넥터 분리/조립을 위한 체결 과정이 필요하여 번거로우며, 빈번한 탈착으로 커넥터 내구성이 저하된다.That is, the structure of connecting with a connector during power supply and communication between the VCU of the prior art and the battery pack is cumbersome because the user needs a fastening process for disconnecting/assembling the connector when replacing the battery pack, and the durability of the connector decreases due to frequent detachment. .

대한민국 등록공보 10-1864483Korean Registered Gazette 10-1864483

본 발명은 정비 미숙련자인 운전자가 신속하고 정확하게 교환 및 장착이 가능한 배터리 팩 시스템을 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide a battery pack system that can be quickly and accurately replaced and installed by a driver who is an unskilled maintenance worker.

본 발명은 전력 접촉 단자의 내구성을 높일 수 있는 배터리 팩 시스템을 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide a battery pack system capable of increasing the durability of a power contact terminal.

본 발명의 일 측면에 따른 배터리 팩 시스템은, 충방전되는 전기 에너지를 저장하는 2차 전지와, 상기 전기 에너지를 차량에 대하여 입출력하는 충방전 커넥터와, 차량의 VCU에 대한 데이터 통신을 지원하는 배터리 통신 모듈과, 상기 데이터 통신을 위해 하기 크레들 안테나부와 무선 통신 채널을 형성하는 배터리 안테나부를 구비하는 배터리 팩; A battery pack system according to an aspect of the present invention includes a secondary battery that stores electric energy to be charged and discharged, a charge/discharge connector that inputs and outputs the electric energy to a vehicle, and a battery that supports data communication to a VCU of the vehicle. A battery pack including a communication module and a battery antenna unit forming a wireless communication channel with the following cradle antenna unit for the data communication;

차량의 VCU에 접속되는 VCU 인터페이스와, 차량의 VCU와 상기 배터리 팩과의 데이터 통신을 지원하는 크레들 통신 모듈과, 상기 배터리 팩의 충방전 커넥터와 접속되어 전력을 입출력하는 크레들 커넥터와, 상기 크레들 커넥터로부터 입력되는 전력을 VCU를 포함한 차량의 전력 소비 장치에 전달하는 전력 분배부와, 상기 데이터 통신을 위해 상기 배터리 안테나부와 무선 통신 채널을 형성하는 크레들 안테나부를 구비하는 차량 크래들;을 포함하되, 상기 충방전 커넥터와 상기 크레들 커넥터는 자력에 의해 서로 결합될 수 있다.A VCU interface connected to the VCU of the vehicle, a cradle communication module supporting data communication between the VCU of the vehicle and the battery pack, a cradle connector connected to the charge/discharge connector of the battery pack to input and output power, and the cradle connector Including, the vehicle cradle having a power distribution unit for transmitting the power input from the power consumption device of the vehicle including the VCU, and a cradle antenna unit forming a wireless communication channel with the battery antenna unit for the data communication; The charge/discharge connector and the cradle connector may be coupled to each other by magnetic force.

여기서, 상기 배터리 안테나부와 상기 크레들 안테나부는, 상기 충방전 커넥터 또는 상기 크레들 커넥터가 중심점이 되는 원형 또는 점대칭 다각형 형상의 코일을 포함할 수 있다.Here, the battery antenna unit and the cradle antenna unit may include a circular or point-symmetric polygonal coil in which the charge/discharge connector or the cradle connector is a central point.

여기서, 상기 배터리 안테나부와 상기 크레들 안테나부는, NFC 통신을 위한 루프 안테이고, 상기 배터리 통신 모듈 및 상기 크레들 통신 모듈은 NFC 방식의 데이터 통신을 수행할 수 있다.Here, the battery antenna unit and the cradle antenna unit are loop antennas for NFC communication, and the battery communication module and the cradle communication module may perform NFC-type data communication.

여기서, 상기 배터리 팩은, 상기 2차 전지에 저장된 전기 에너지를 소정 규격의 전력으로 변환하여 상기 충방전 커넥터로 전달하는 BMU를 더 포함하고, 상기 배터리 통신 모듈을 경유하여 상기 BMU에 대한 동작 지시가 전달될 수 있다.Here, the battery pack further includes a BMU for converting electrical energy stored in the secondary battery into power of a predetermined standard and transferring it to the charge/discharge connector, and an operation instruction for the BMU via the battery communication module is provided. Can be delivered.

여기서, 상기 BMU는, 상기 배터리 팩에 대한 정보를 상기 배터리 통신 모듈을 경유하여 차량의 VCU로 제공할 수 있다.Here, the BMU may provide information on the battery pack to the VCU of the vehicle via the battery communication module.

여기서, 상기 충방전 커넥터의 전기적 접속 부분은 FEMALE부로 형성되며, 상기 크레들 커넥터의 전기적 접속 부분은 MALE부로 형성될 수 있다.Here, the electrical connection portion of the charge/discharge connector may be formed as a FEMALE portion, and the electrical connection portion of the cradle connector may be formed as a MALE portion.

여기서, 상기 배터리 팩은 교체 가능하며, 차량의 VCU는 상기 배터리 통신 모듈에 근거하여 상기 차량 크레들에 장착된 배터리 팩을 식별할 수 있다.Here, the battery pack is replaceable, and the VCU of the vehicle can identify the battery pack mounted on the vehicle cradle based on the battery communication module.

여기서, 상기 크레들은, 상기 배터리 팩이 안착될 수 있는 가이드 공간으로서의 배터리 안착부를 더 포함하고, 상기 크레들 커넥터는, 상기 배터리 안착부의 내측 저면 상에 배치되고, 상기 충방전 커넥터는 상기 배터리 팩의 외측 저면 상에 배치될 수 있다.Here, the cradle further includes a battery seating portion as a guide space in which the battery pack can be seated, the cradle connector is disposed on an inner bottom surface of the battery seating portion, and the charge/discharge connector is an outer side of the battery pack It can be placed on the bottom surface.

상술한 구성에 따른 본 발명의 배터리 팩 시스템을 실시하면, 정비 미숙련자인 운전자가 신속하고 정확하게 교환 및 장착이 가능한 이점이 있다.When implementing the battery pack system of the present invention according to the above-described configuration, there is an advantage that a driver who is an unskilled maintenance operator can quickly and accurately replace and install.

본 발명의 배터리 팩 시스템은 다수의 누적된 탈착에도 배터리 팩의 전력 접촉 단자의 내구성을 확보할 수 있는 이점이 있다.The battery pack system of the present invention has the advantage of securing the durability of the power contact terminal of the battery pack even with a plurality of accumulated detachments.

본 발명의 배터리 팩 시스템은 커넥터 분리/조립 과정을 없애기 위하여 NFC 무선 통신 및 마그네틱 전원커넥터를 사용하여 사용자의 편의성을 높이고, 배터리 관련 다양한 서비스 제공할 수 있는 이점이 있다.The battery pack system of the present invention has the advantage of improving user convenience and providing various battery-related services by using NFC wireless communication and a magnetic power connector in order to eliminate the connector separation/assembly process.

도 1은 종래기술에 따른 차량용 배터리 팩 구조를 도시한다.
도 2는 본 발명의 사상에 따른 배터리 팩 시스템을 도시한다.
도 3은 도 2의 배터리 팩 시스템에서 충방전 커넥터와 크레들 커넥터의 체결 구조를 도시한다.
도 4는 도 2의 배터리 팩 시스템에서 충방전 커넥터와 크레들 커넥터의 체결 구조와 함께 이루어지는 배터리 안테나와 크레들 안테나의 상호 배치 구조를 도시한다.
도 5는 본 발명의 사상에 따른 배터리 팩 시스템을 전동 이륜차량에 적용한 예를 도시한다.
도 6은 본 발명의 사상에 따른 배터리 팩 시스템과 연계할 수 있는 전동 이륜차량의 VCU(Vehicle Control Unit)를 도시한다.1 shows a structure of a vehicle battery pack according to the prior art.
2 shows a battery pack system according to the spirit of the present invention.
FIG. 3 illustrates a fastening structure between a charge/discharge connector and a cradle connector in the battery pack system of FIG. 2.
FIG. 4 shows a structure of mutual arrangement of a battery antenna and a cradle antenna formed together with a fastening structure of a charge/discharge connector and a cradle connector in the battery pack system of FIG.
5 shows an example in which the battery pack system according to the idea of the present invention is applied to an electric two-wheeled vehicle.
6 shows a vehicle control unit (VCU) of an electric two-wheeled vehicle that can be linked with a battery pack system according to the inventive concept.

본 발명을 설명함에 있어서 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. In describing the present invention, terms such as first and second may be used to describe various elements, but the elements may not be limited by terms. The terms are only for the purpose of distinguishing one component from another component. For example, without departing from the scope of the present invention, a first element may be referred to as a second element, and similarly, a second element may be referred to as a first element.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있다거나 접속되어 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다.When a component is connected to or is referred to as being connected to another component, it can be understood that it is directly connected to or may be connected to the other component, but other components may exist in the middle. .

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 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 may include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.

본 명세서에서, 포함하다 또는 구비하다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다. In the present specification, terms such as include or include are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or a combination thereof described in the specification, and one or more other features or numbers, It may be understood that the possibility of the presence or addition of steps, actions, components, parts, or combinations thereof, is not preliminarily excluded.

또한, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.In addition, shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated for clearer explanation.

도 2는 본 발명의 사상에 따른 배터리 팩 시스템을 도시한다.2 shows a battery pack system according to the spirit of the present invention.

도시한 배터리 팩 시스템은, 교체가 가능한 배터리 팩(100)과, 전기 차량에 설치되어 상기 배터리 팩(100)이 장착될 수 있는 크레들(200)을 포함한다.The illustrated battery pack system includes a replaceable battery pack 100 and a cradle 200 installed in an electric vehicle to which the battery pack 100 may be mounted.

상기 배터리 팩(100)은, 충방전되는 전기 에너지를 저장하는 2차 전지(180)와, 상기 전기 에너지를 차량에 대하여 입출력하는 충방전 커넥터(110)와, 차량의 VCU에 대한 데이터 통신을 지원하는 배터리 통신 모듈(130)과, 상기 데이터 통신을 위해 하기 크레들 안테나부(220)와 무선 통신 채널을 형성하는 배터리 안테나부(120)를 포함한다.The battery pack 100 supports a secondary battery 180 for storing electric energy to be charged and discharged, a charge/discharge connector 110 for inputting and outputting the electric energy to the vehicle, and data communication for the VCU of the vehicle. And a battery communication module 130 for forming a wireless communication channel with the following cradle antenna unit 220 for the data communication.

상기 크레들(200)은, 차량의 VCU(300)에 접속되는 VCU 인터페이스(270)와, 차량의 VCU(300)와 상기 배터리 팩(100)과의 데이터 통신을 지원하는 크레들 통신 모듈(230)과, 상기 배터리 팩의 충방전 커넥터(110)와 접속되어 전력을 입출력하는 크레들 커넥터(210)와, 상기 크레들 커넥터(210)로부터 입력되는 전력을 VCU(300)를 포함한 차량의 전력 소비 장치에 전달하는 전력 분배부(260)와, 상기 데이터 통신을 위해 상기 배터리 안테나부(120)와 무선 통신 채널을 형성하는 크레들 안테나부(220)를 포함한다.The cradle 200 includes a VCU interface 270 connected to the VCU 300 of the vehicle, a cradle communication module 230 supporting data communication between the VCU 300 of the vehicle and the battery pack 100 , A cradle connector 210 connected to the charging/discharging connector 110 of the battery pack to input and output power, and the power input from the cradle connector 210 to be transmitted to the power consumption device of the vehicle including the VCU 300. A power distribution unit 260 and a cradle antenna unit 220 forming a wireless communication channel with the battery antenna unit 120 for the data communication.

도 3은 도 2의 배터리 팩 시스템에서 상기 충방전 커넥터(110)와 상기 크레들 커넥터(210)의 체결 구조를 도시한다.3 illustrates a fastening structure between the charge/discharge connector 110 and the cradle connector 210 in the battery pack system of FIG. 2.

도시한 구조에서, 상기 충방전 커넥터(110)와 상기 크레들 커넥터(210)는 자력에 의해 서로 결합되는 마그네틱 커넥터를 채택하였다. In the illustrated structure, the charge/discharge connector 110 and the cradle connector 210 adopt magnetic connectors that are coupled to each other by magnetic force.

또한, 상기 충방전 커넥터의 전기적 접속 부분은 FEMALE부로 형성하고, 상기 크레들 커넥터의 전기적 접속 부분은 MALE부로 형성할 수 있다. 이는 이동이 잦은 배터리 팩의 충방전 커넥터(110)는 돌출된 단자의 파손을 방지하기 위해 돌출된 단자가 없는 FEMALE부로 형성한 것이다. In addition, the electrical connection part of the charge/discharge connector may be formed as a femal part, and the electrical connection part of the cradle connector may be formed as a male part. In this case, the charging/discharging connector 110 of the battery pack, which is frequently moved, is formed as a femal part without protruding terminals to prevent damage to the protruding terminals.

상기 FEMALE부와 MALE부는 통전을 위한 밀접상태를 유지할 수 있도록 탄성재를 부가할 수 있다. 예컨대, 상기 MALE부의 돌출 단자를 길이 변화가 가능하게 하되 압축 용수철에 의해 돌출된 상태를 유지하도록 제작할 수 있다.An elastic material may be added to the FEMALE part and the MALE part to maintain a close state for energization. For example, the length of the protruding terminal of the MALE part can be changed, but it may be manufactured to maintain the protruding state by the compression spring.

상기 크레들은, 상기 배터리 팩이 안착될 수 있는 가이드 공간으로서의 배터리 안착부가 형성되는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 크레들 커넥터(210)는, 상기 배터리 안착부의 내측 저면 상에 배치되고, 상기 충방전 커넥터(110)는 상기 배터리 팩(100)의 외측 저면 상에 배치된다. 즉, 상기 배터리 안착부는 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 배터리 팩(100)의 전부 또는 일부가 슬라이딩되어 들어갈 수 있는 직육면체 공간으로 형성될 수 있다.It is preferable that the cradle has a battery seating portion as a guide space in which the battery pack can be seated. In this case, the cradle connector 210 is disposed on an inner bottom surface of the battery seating portion, and the charge/discharge connector 110 is disposed on an outer bottom surface of the battery pack 100. That is, as shown in FIG. 3, the battery seating portion may be formed as a rectangular parallelepiped space into which all or part of the battery pack 100 can be slid.

상술한 커넥터 구조 및 배터리 안착부에 따라, 사용자는 단순히 배터리 팩(100)을 크레들(200)의 배터리 안착부에 위치시키는 것만으로, 배터리 팩(100)과 차량의 전력 공급 단자가 연결되어 충방전을 수행할 수 있다. 이는 정비에 비숙련자인 운전자가 용이하게 배터리 장착을 수행하는데 도움을 준다.According to the above-described connector structure and battery seating portion, the user simply places the battery pack 100 in the battery seating portion of the cradle 200, and the battery pack 100 and the power supply terminal of the vehicle are connected to charge and discharge. You can do it. This helps an operator who is unskilled in maintenance to easily perform battery installation.

한편, 전기 차량 배터리에 대한 교체 서비스나 다른 부가서비스 또는 화재 방지등을 위한 모니터링을 위해, 상기 배터리 팩(100)과 차량의 VCU간에는 센싱 정보 전송이나 제어 지시 전송을 위한 데이터 통신이 요구된다.Meanwhile, for monitoring for replacement services for electric vehicle batteries, other supplementary services, or fire prevention, data communication for transmitting sensing information or control instruction is required between the battery pack 100 and the VCU of the vehicle.

상기 데이터 통신을 지원하는 배터리측의 물리적 수단으로서 상기 배터리 안테나부(120)가 구비되고, 크래들측의 물리적 수단으로서 상기 크레들 안테나부(220)가 구비된다. The battery antenna unit 120 is provided as a physical means on the battery side supporting the data communication, and the cradle antenna unit 220 is provided as a physical means on the cradle side.

도 4는 도 2의 배터리 팩 시스템에서 상기 충방전 커넥터(110)와 상기 크레들 커넥터(210)의 체결 구조와 함께 이루어지는 상기 배터리 안테나부(120)와 상기 크레들 안테나부(220)의 상호 배치 구조를 도시한다.FIG. 4 is a diagram illustrating an arrangement structure of the battery antenna unit 120 and the cradle antenna unit 220 together with a fastening structure of the charge/discharge connector 110 and the cradle connector 210 in the battery pack system of FIG. 2. Shows.

도시한 바와 같이, 상기 배터리 안착부에 상기 배터리 팩(100)이 끼워질 때, 상기 충방전 커넥터 또는 상기 크레들 커넥터가 자력에 의해 결합됨과 함께, 상기 배터리 안테나부(120)와 상기 크레들 안테나부(220)가 서로 근거리 무선 통신을 수행할 수 있는 배치로 위치되는 것이 바람직하다. As shown, when the battery pack 100 is fitted to the battery seating portion, the charge/discharge connector or the cradle connector is coupled by magnetic force, and the battery antenna unit 120 and the cradle antenna unit ( 220) is preferably located in an arrangement capable of performing short-range wireless communication with each other.

공간 활용 및 상기 마그네틱 커넥터들에 의한 결합력을 상기 배터리 안테나부(120)와 상기 크레들 안테나부(220)의 배치 상태 유지에도 사용하기 위해, 상기 배터리 안테나부(120)와 상기 크레들 안테나부(220)는, 상기 충방전 커넥터(110) 또는 상기 크레들 커넥터(210)가 중심점이 되는 원형 또는 점대칭 다각형 형상의 코일로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 코일은 원형인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않고 다만 점대칭 형상이 되어 배터리 팩의 크레들로의 안착 방향을 중심축으로 한 회전에 무관하게 안테나 배치 상태를 유지토록 할 수 있다. In order to use the space utilization and coupling force by the magnetic connectors to maintain the arrangement state of the battery antenna unit 120 and the cradle antenna unit 220, the battery antenna unit 120 and the cradle antenna unit 220 It is preferable that the charge/discharge connector 110 or the cradle connector 210 is formed of a coil having a circular or point-symmetric polygonal shape as a center point. The coil is preferably circular, but is not limited thereto, but has a point symmetric shape so that the antenna arrangement state can be maintained irrespective of the rotation of the cradle seating direction of the battery pack as a central axis.

상기 코일은 도전체 도선 뿐만 아니라 인쇄 패턴 등 다양한 방식으로 제작될 수 있다.The coil may be manufactured in various ways such as a printed pattern as well as a conductor conductor.

상기 데이터 통신 방식으로는 다양한 무선 데이터 통신 기술이 적용될 수 있으나, 매우 근접한 거리에서 간편하고 안전한 무선 데이터 통신 채널을 지원하는 NFC 기술을 적용할 수 있다.As the data communication method, various wireless data communication technologies may be applied, but an NFC technology that supports a simple and safe wireless data communication channel at a very close distance may be applied.

이 경우, 상기 배터리 안테나부(120)와 상기 크레들 안테나부(220)는, NFC 통신을 위한 루프 안테나이고, 상기 배터리 통신 모듈(130) 및 상기 크레들 통신 모듈(230)은 NFC 방식의 데이터 통신을 수행하는 NFC 통신 모듈일 수 있다.In this case, the battery antenna unit 120 and the cradle antenna unit 220 are loop antennas for NFC communication, and the battery communication module 130 and the cradle communication module 230 perform NFC-based data communication. It may be an NFC communication module to perform.

상술한 구조의 배터리 안테나부(120)와 크레들 안테나부(220)를 적용하면, 배터리팩(Battery+BMU)을 이륜차에 넣기만 하면 NFC 무선통신으로 데이터 전송 가능하여 사용자가 편리하게 배터리팩 교체 가능하고, 배터리 팩에 대한 커넥터 분리/조립 과정이 없으므로 커넥터 고장 발생의 우려가 낮다. 또한, 전원 커넥터와 NFC 안테나가 원형 타입으로 정사각형의 배터리팩 조립 시 꽂는 방향에 상관없이 전원 커넥터 체결 및 NFC 무선 통신 가능하게 되는 이점이 있다. 즉, 배터리 팩의 커넥터 조립/분해 없이 NFC 통신을 이용하여 VCU와 배터리팩 간의 정보를 새로운 배터리 팩의 장착 후 바로 주고 받을 수 있다.If the battery antenna unit 120 and the cradle antenna unit 220 of the above structure are applied, data can be transmitted through NFC wireless communication by simply inserting the battery pack (Battery+BMU) into the motorcycle, allowing the user to conveniently replace the battery pack. And, since there is no connector separation/assembly process for the battery pack, there is low concern about connector failure. In addition, there is an advantage in that the power connector and the NFC antenna are of a circular type, and the power connector can be fastened and NFC wireless communication is possible regardless of the direction in which the square battery pack is inserted. That is, without assembling/disassembling the battery pack connector, information between the VCU and the battery pack can be exchanged immediately after installation of the new battery pack using NFC communication.

구현에 따라 상기 배터리 팩(100)은, 배터리 충전 서비스 등급 적용 등 다양한 배터리 팩 이용 방법을 적용하기 위해, 상기 2차 전지에 저장된 전기 에너지를 소정 규격의 전력으로 변환하여 상기 충방전 커넥터(110)로 전달하되, 상기 배터리 통신 모듈(130)을 경유하여 전달되는 동작 지시에 따라 전력 변환을 수행하는 BMU(160)를 더 포함할 수 있다.Depending on the implementation, the battery pack 100 converts electrical energy stored in the secondary battery into power of a predetermined standard in order to apply various battery pack usage methods, such as applying a battery charging service level, and the charge/discharge connector 110 However, it may further include a BMU 160 that performs power conversion according to an operation instruction transmitted via the battery communication module 130.

이 경우, 상기 BMU(160)는, 상기 배터리 팩(100)에 대한 정보를 상기 배터리 통신 모듈(130)을 경유하여 차량의 VCU(300)로 제공할 수 있다.In this case, the BMU 160 may provide information on the battery pack 100 to the VCU 300 of the vehicle via the battery communication module 130.

상기 배터리 팩(100)에 대한 정보는, 배터리 대여나 관리 서비스의 경우 해당 서비스 업체 정보, 가입자 정보 등 서비스 관련 정보와, SOH, SOC, 최대 출력 전압/전류 등 2차 전지 상태 관련 정보와, 상기 배터리 팩의 식별 정보를 포함할 수 있으며, 미리 상기 BMU(160) 내부 메모리 모듈이나, 다른 메모리 장치에 기록될 수 있다.The information on the battery pack 100 includes service-related information such as service company information and subscriber information in the case of a battery rental or management service, secondary battery state-related information such as SOH, SOC, and maximum output voltage/current, and the The identification information of the battery pack may be included, and may be recorded in the internal memory module of the BMU 160 or other memory devices in advance.

구현에 따라, 상기 배터리 팩의 식별 정보는 상기 배터리 통신 모듈의 식별 정보로 대신할 수 있다. 이는 NFC 통신 등 근거리 무선 데이터 통신에 있어 무선 통신 장비 자체에도 고유 식별값이 부여됨을 이용한 것이다. 이 경우, 차량의 VCU(300)는 상기 배터리 통신 모듈(130)에 근거하여 상기 차량 크레들에 장착된 배터리 팩(100)을 식별할 수 있다.Depending on implementation, the identification information of the battery pack may be replaced with identification information of the battery communication module. This is to use that a unique identification value is given to the wireless communication device itself in short-range wireless data communication such as NFC communication. In this case, the VCU 300 of the vehicle may identify the battery pack 100 mounted on the vehicle cradle based on the battery communication module 130.

도 5는 본 발명의 사상에 따른 배터리 팩 시스템을 전동 이륜차량에 적용한 예를 도시한다.5 shows an example in which the battery pack system according to the idea of the present invention is applied to an electric two-wheeled vehicle.

본 발명의 사상에 따른 크레들은 전동 이륜차량의 내부 공간(기존 원동기 2륜차의 엔진/연료통 위치 부분)에 위치하며, 배터리 팩(100)은 상기 크레들의 착탈식으로 장착될 수 있다. 또한, 상기 배터리 팩(100)은 충전 스테이션(500)에서 충전되거나, 아예 배터리 팩 자체가 교환될 수 있다.The cradle according to the idea of the present invention is located in the inner space of the electric motorcycle (the engine/fuel tank position of the conventional two-wheeled motor vehicle), and the battery pack 100 may be mounted on the cradle detachably. In addition, the battery pack 100 may be charged at the charging station 500 or the battery pack itself may be replaced.

상기 전동 이륜차량은 상기 배터리 팩(100)에서 출력되는 전력을 사용하여, VCU(300)와 주행용 모터 및 이를 위한 MCU(Motor Control Unit)를 동작시킬 수 있으며, 이 외에도 운전자를 위한 부가 서비스로서 스마트폰 앱 연동 등을 위한 HMI(Human-Machine Interface) LCD를 구동할 수 있다.The electric two-wheeled vehicle can operate the VCU 300, the driving motor, and the MCU (Motor Control Unit) therefor by using the power output from the battery pack 100, and as an additional service for the driver. It can drive HMI (Human-Machine Interface) LCD for linking with smartphone apps.

도 6은 본 발명의 사상에 따른 배터리 팩 시스템과 연계할 수 있는 전동 이륜차량의 VCU(Vehicle Control Unit)를 도시한 것이다.6 shows a vehicle control unit (VCU) of an electric two-wheeled vehicle that can be linked with a battery pack system according to the inventive concept.

도시한 VCU는, 전동 이륜차의 클러스터 및 배터리팩, MCU 등의 제어기와 통신하며 자동차의 ECU와 같은 중앙 제어를 수행한다. 예컨대, 차량/모터 구동 상태를 판단하는 기능 및 토크 제어 등 핵심 의사 결정을 수행하는 유닛이다. 추가적으로, 블루투스, GSP, 모뎀, NFC, CAN 등 다양한 통신 기능 보유할 수 있다.The illustrated VCU communicates with a cluster of an electric motorcycle, a battery pack, and a controller such as an MCU, and performs central control such as an ECU of a vehicle. For example, it is a unit that performs key decision-making such as a function of determining the vehicle/motor driving state and torque control. In addition, it can have various communication functions such as Bluetooth, GSP, modem, NFC, and CAN.

도 6은 VCU의 내부 구성 블록도를 나타낸 것으로 VCU는 MCU, 클러스터, 배터리팩 등과 통신을 수행할 수 있다.6 is a block diagram showing an internal configuration of the VCU, and the VCU can communicate with an MCU, a cluster, and a battery pack.

도면에서, MCU와 클러스터는 고장이 아닌 이상 교체할 필요가 없으므로 케이블로 연결하여 CAN 통신을 일반적으로 적용할 수 있다.In the drawing, since the MCU and the cluster do not need to be replaced unless they are broken, CAN communication can be generally applied by connecting with a cable.

배터리 교체형 BMU는 충전스테이션에서 충전한 배터리를 전동이륜차에 사용하기 위하여 빈번하게 교환하여야 하는 상황이다. 이에 배터리 팩을 탈착이 용이하도록 무선통신인 NFC 통신을 이용할 수 있고, 배터리 팩에서 VCU에 전원 공급을 위한 전원 커넥터는 사용자가 조립/분리할 필요가 없는 마그네틱 커넥터를 사용할 수 있다. The battery-replaceable BMU requires frequent replacement of the battery charged at the charging station in order to use it in an electric motorcycle. Accordingly, NFC communication, which is a wireless communication, can be used to facilitate detachment of the battery pack, and a magnetic connector that does not need to be assembled/disassembled by a user can be used as a power connector for supplying power from the battery pack to the VCU.

본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Those skilled in the art to which the present invention pertains, since the present invention may be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof, the embodiments described above are illustrative in all respects and should be understood as non-limiting. Only do it. The scope of the present invention is indicated by the claims to be described later rather than the detailed description, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention. .

100 : 배터리 팩 110 : 충방전 커넥터
120 : 배터리 안테나부 130 : 배터리 통신 모듈
160 : BMU 180 : 2차 전지
200 : 크레들 210 : 크레들 커넥터
220 : 크레들 안테나부 230 : 크레들 통신 모듈
260 : 전력 분배부 270 : VCU 인터페이스
300 : VCU100: battery pack 110: charge/discharge connector
120: battery antenna unit 130: battery communication module
160: BMU 180: secondary battery
200: cradle 210: cradle connector
220: cradle antenna unit 230: cradle communication module
260: power distribution unit 270: VCU interface
300: VCU

Claims (8)

충방전되는 전기 에너지를 저장하는 2차 전지와,
상기 전기 에너지를 차량에 대하여 입출력하는 충방전 커넥터와,
차량의 VCU에 대한 데이터 통신을 지원하는 배터리 통신 모듈과,
상기 데이터 통신을 위해 하기 크레들 안테나부와 무선 통신 채널을 형성하는 배터리 안테나부
를 구비하는 배터리 팩; 및
차량의 VCU에 접속되는 VCU 인터페이스와,
차량의 VCU와 상기 배터리 팩과의 데이터 통신을 지원하는 크레들 통신 모듈과,
상기 배터리 팩의 충방전 커넥터와 접속되어 전력을 입출력하는 크레들 커넥터와,
상기 크레들 커넥터로부터 입력되는 전력을 VCU를 포함한 차량의 전력 소비 장치에 전달하는 전력 분배부와,
상기 데이터 통신을 위해 상기 배터리 안테나부와 무선 통신 채널을 형성하는 크레들 안테나부
를 구비하는 차량 크래들을 포함하되,
상기 충방전 커넥터와 상기 크레들 커넥터는 자력에 의해 서로 결합되는 마그네틱 커넥터인 배터리 팩 시스템.
A secondary battery that stores electric energy that is charged and discharged,
A charge/discharge connector for inputting and outputting the electric energy to a vehicle,
A battery communication module that supports data communication to the vehicle's VCU;
A battery antenna unit forming a wireless communication channel with the following cradle antenna unit for the data communication
A battery pack having a; And
A VCU interface connected to the vehicle's VCU,
A cradle communication module supporting data communication between the vehicle's VCU and the battery pack,
A cradle connector connected to the charging/discharging connector of the battery pack to input/output power;
A power distribution unit for transferring power input from the cradle connector to a power consumption device of a vehicle including a VCU;
Cradle antenna unit forming a wireless communication channel with the battery antenna unit for the data communication
Including a vehicle cradle having a,
The charging/discharging connector and the cradle connector are magnetic connectors that are coupled to each other by magnetic force.
 제1항에 있어서,
상기 배터리 안테나부와 상기 크레들 안테나부는,
상기 충방전 커넥터 또는 상기 크레들 커넥터가 중심점이 되는 원형 또는 점대칭 다각형 형상의 코일을 포함하는 배터리 팩 시스템.
The method of claim 1,
The battery antenna unit and the cradle antenna unit,
A battery pack system comprising a circular or point-symmetric polygonal coil in which the charge/discharge connector or the cradle connector is a central point.
 제2항에 있어서,
상기 배터리 안테나부와 상기 크레들 안테나부는, NFC 통신을 위한 루프 안테나이고,
상기 배터리 통신 모듈 및 상기 크레들 통신 모듈은 NFC 방식의 데이터 통신을 수행하는 배터리 팩 시스템.
The method of claim 2,
The battery antenna unit and the cradle antenna unit are loop antennas for NFC communication,
The battery communication module and the cradle communication module are battery pack systems for performing NFC-based data communication.
 제1항에 있어서,
상기 배터리 팩은,
상기 2차 전지에 저장된 전기 에너지를 소정 규격의 전력으로 변환하여 상기 충방전 커넥터로 전달하는 BMU를 더 포함하고,
상기 배터리 통신 모듈을 경유하여 상기 BMU에 대한 동작 지시가 전달되는 배터리 팩 시스템.
The method of claim 1,
The battery pack,
Further comprising a BMU for converting the electric energy stored in the secondary battery into electric power of a predetermined standard and transferring it to the charge/discharge connector,
A battery pack system in which an operation instruction for the BMU is transmitted via the battery communication module.
 제4항에 있어서,
상기 BMU는,
상기 배터리 팩에 대한 정보를 상기 배터리 통신 모듈을 경유하여 차량의 VCU로 제공하는 배터리 팩 시스템.
The method of claim 4,
The BMU,
A battery pack system that provides information on the battery pack to a VCU of a vehicle via the battery communication module.
 제1항에 있어서,
상기 충방전 커넥터의 전기적 접속 부분은 FEMALE부로 형성되며,
상기 크레들 커넥터의 전기적 접속 부분은 MALE부로 형성된 배터리 팩 시스템.
The method of claim 1,
The electrical connection part of the charge/discharge connector is formed as a FEMALE part,
The electrical connection portion of the cradle connector is a battery pack system formed of a MALE portion.
 제1항에 있어서,
상기 배터리 팩은 교체 가능하며,
차량의 VCU는 상기 배터리 통신 모듈에 근거하여 상기 차량 크레들에 장착된 배터리 팩을 식별하는 배터리 팩 시스템.
The method of claim 1,
The battery pack is replaceable,
A battery pack system for the VCU of the vehicle to identify a battery pack mounted on the vehicle cradle based on the battery communication module.
 제1항에 있어서,
상기 크레들은,
상기 배터리 팩이 안착될 수 있는 가이드 공간으로서의 배터리 안착부
를 더 포함하고,
상기 크레들 커넥터는, 상기 배터리 안착부의 내측 저면 상에 배치되고,
상기 충방전 커넥터는 상기 배터리 팩의 외측 저면 상에 배치된 배터리 팩 시스템.

The method of claim 1,
The cradle,
Battery seating part as a guide space in which the battery pack can be seated
Including more,
The cradle connector is disposed on an inner bottom surface of the battery seating portion,
The charge/discharge connector is a battery pack system disposed on an outer bottom surface of the battery pack.
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