KR102266218B1 - Smart charge and discharge switch matrix system - Google Patents

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김구용
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Abstract

The present invention relates to a smart charge/discharge switch matrix system capable of producing various outputs in a single system. The present invention relates to a smart charge/discharge switch matrix system, connected to a load (10), comprising: a battery unit (100) including at least two batteries connected in series to each other; a switch unit (200) having a plurality of switches, each of which is connected one by one to an anode and a cathode of the battery, included in the battery unit (100), while the switches are connected in parallel to each other; and a control unit (300) controlling the number of the batteries connected to the load by transmitting a control signal for each of the switches included in the switch unit (200).

Description

스마트 충방전 스위치 매트릭스 시스템{Smart charge and discharge switch matrix system}Smart charge and discharge switch matrix system

본 발명은 스마트 충방전 스위치 매트릭스 시스템에 관한 것으로, 다양한 출력레벨로 방전하거나 특정 배터리만을 충전할 수 있는 스마트 충방전 스위치 매트릭스 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a smart charge/discharge switch matrix system, and to a smart charge/discharge switch matrix system capable of discharging to various output levels or charging only a specific battery.

특허문헌 001은 전력 계통으로부터 충전할 수 있고, 전력 계통 및 전력 계통과 연결된 부하로 각각 방전할 수 있도록 마련되며, 제1 충방전율(C-rate)를 갖는 제1 배터리부; 전력 계통에 제1 배터리부와 병렬 연결되고, 전력 계통으로부터 충전할 수 있고, 전력 계통 및 전력 계통과 연결된 부하로 각각 방전할 수 있도록 마련되며, 제1 충방전율(C-rate) 보다 낮은 제2 충방전율을 갖는 제2 배터리부; 및 전력 계통의 주파수 변동을 감지하고, 주파수 변동을 억제하기 위하여, 주파수 변동 정도에 따라 제1 배터리부 및 제2 배터리부의 충전 및 방전을 각각 제어하도록 마련된 제어부를 포함하는, 하이브리드 충방전 시스템에 관한 기술을 제시하고 있다.Patent Document 001 discloses a first battery unit capable of being charged from a power system and provided to be respectively discharged to a power system and a load connected to the power system, and having a first charge/discharge rate (C-rate); The second battery unit is connected in parallel to the power system, can be charged from the power system, and is provided to be discharged to the power system and the load connected to the power system, respectively, and is lower than the first charge/discharge rate (C-rate) a second battery unit having a charge/discharge rate; and a control unit provided to respectively control the charging and discharging of the first battery unit and the second battery unit according to the degree of frequency fluctuation in order to detect the frequency fluctuation of the power system and suppress the frequency fluctuation. technology is presented.

특허문헌 002는 전력을 생성하는 제 1 발전 장치; 상기 제 1 발전 장치를 통해 생성된 전력을 저장하고, 상기 저장된 전력을 계통으로 출력하는 에너지 저장 장치; 및 상기 제 1 발전 장치에서 생성된 제 1 전력 값과 상기 계통의 목표 전력 값을 비교하고, 상기 비교 결과에 따라 상기 에너지 저장 장치의 동작을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 에너지 저장 장치는, 전력을 저장하며, 서로 다른 동작 특성을 가지는 복수의 에너지 저장부를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 에너지 저장부가 각각 가지는 동작 특성을 기준으로 상기 에너지 저장부의 동작 조건을 결정하고, 상기 결정된 동작 조건을 기준으로 상기 에너지 저장부의 동작이 이루어지도록 제어하는 배터리 에너지 저장 시스템에 관한 기술을 제시하고 있다.Patent Document 002 discloses a first power generation device for generating electric power; an energy storage device for storing power generated through the first power generation device and outputting the stored power to a system; and a control unit that compares the first power value generated by the first power generation device with a target power value of the system, and controls an operation of the energy storage device according to the comparison result, wherein the energy storage device includes: and a plurality of energy storage units having different operating characteristics, wherein the control unit determines an operating condition of the energy storage unit based on operating characteristics each of the energy storage units has, and based on the determined operating condition A technology related to a battery energy storage system for controlling the operation of the energy storage unit is presented.

특허문헌 003은 계통 및 상기 계통에 연계된 DC(Direct Current) 배전망의 전력을 관리하는 하이브리드 에너지 저장 시스템에 있어서, 상기 DC 배전망에 연결된 제1 DC-DC 컨버터; 상기 제1 DC-DC 컨버터에 연결되고, 상기 제1 DC-DC 컨버터에 의해 충방전이 제어되는 슈퍼 커패시터; 상기 DC 배전망에 연결된 제2 DC-DC 컨버터; 및 상기 제2 DC-DC 컨버터에 연결되고, 상기 제2 DC-DC 컨버터에 의해 충방전이 제어되는 배터리를 포함하되, 상기 제1 DC-DC 컨버터는 상기 DC 배전망에 인가된 계통 전압의 노이즈를 필터링한 후 댐핑 전류를 생성하여 상기 DC 배전망을 안정화시키는 DC 배전망 안정화 제어기를 포함하는 하이브리드 에너지 저장 시스템에 관한 기술을 제시하고 있다.Patent Document 003 discloses a hybrid energy storage system for managing power of a grid and a DC (Direct Current) distribution network connected to the grid, comprising: a first DC-DC converter connected to the DC distribution network; a supercapacitor connected to the first DC-DC converter and controlled to be charged and discharged by the first DC-DC converter; a second DC-DC converter connected to the DC power distribution network; and a battery connected to the second DC-DC converter and controlled for charging and discharging by the second DC-DC converter, wherein the first DC-DC converter includes a noise of a grid voltage applied to the DC power distribution network. A technology related to a hybrid energy storage system including a DC distribution network stabilization controller for stabilizing the DC distribution network by generating a damping current after filtering is provided.

특허문헌 004는 그린에너지를 포집하여 부하에 전력을 공급하는 전력공급장치에 있어서, 그린에너지를 포집하여 전기에너지를 생성하는 포집부와, 상기 포집부에서 공급한 상기 전기에너지를 소정의 전기에너지 레벨로 변환시키는 변환부와, 상기 변환부에서 변환된 상기 전기에너지를 저장하여 상기 부하에 전원을 공급하는 전지부를 포함하는 주 전원부와; 상기 주 전원부를 보조하여 상기 부하에 전원을 공급하는 보조 전원부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력공급장치에 관한 기술을 제시하고 있다.Patent Document 004 discloses a power supply device for supplying electric power to a load by collecting green energy, a collecting unit generating electric energy by collecting green energy, and applying the electric energy supplied from the collecting unit to a predetermined electric energy level. a main power unit including a conversion unit for converting into , and a battery unit for supplying power to the load by storing the electric energy converted by the conversion unit; Presents a technology related to a power supply device, characterized in that it includes an auxiliary power supply for supplying power to the load by assisting the main power supply.

KR 10-2020-0125094 A (2020년11월04일)KR 10-2020-0125094 A (November 04, 2020) KR 10-2017-0129456 A (2017년11월27일)KR 10-2017-0129456 A (November 27, 2017) KR 10-2018-0127089 A (2018년11월28일)KR 10-2018-0127089 A (November 28, 2018) KR 10-2011-0040195 A (2011년04월20일)KR 10-2011-0040195 A (April 20, 2011)

본 발명은 단일의 시스템에서 다양한 출력을 낼 수 있는 스마트 충방전 스위치 매트릭스 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a smart charge/discharge switch matrix system that can output various outputs in a single system.

종래발명들의 문제점을 해결하기 위한 스마트 충방전 스위치 매트릭스 시스템에 관한 발명이며, 본 발명은 부하(10)에 연결되는 스마트 충방전 스위치 매트릭스 시스템에 있어서, 서로 직렬로 연결되는 적어도 두 개 이상의 배터리를 포함하는 배터리부(100); 상기 배터리부(100)에 포함되는 상기 배터리의 양극 및 음극에 각각 하나씩 연결되되, 서로 병렬로 연결되는 복수의 스위치를 포함하는 스위치부(200); 및 상기 스위치부(200)에 포함되는 상기 스위치별로 제어신호를 송신하여 상기 부하에 연결되는 상기 배터리의 개수를 제어하는 제어부(300);를 포함한다.The invention relates to a smart charge/discharge switch matrix system for solving the problems of the prior inventions, and the present invention includes at least two or more batteries connected in series to each other in the smart charge/discharge switch matrix system connected to a load (10) to the battery unit 100; a switch unit 200 having a plurality of switches connected in parallel to each other, one each connected to the positive and negative electrodes of the battery included in the battery unit 100; and a control unit 300 for controlling the number of batteries connected to the load by transmitting a control signal for each switch included in the switch unit 200 .

본 발명은 스마트 충방전 스위치 매트릭스 시스템에 관한 발명이며, 상기 스위치부(200)에 포함되는 상기 스위치들 중, 상기 배터리부(100)의 최외곽 일측에 배열된 제1배터리(B1)의 양극 및 음극에 연결된 스위치들은 상기 부하(10)의 일단에, 상기 배터리부(100)의 최외곽 타측에 배열된 제2배터리(B2)의 양극 및 음극에 연결된 스위치들은 상기 부하의 타단에 연결되며, 상기 배터리부(100)에 포함되는 배터리들 중, 상기 제1배터리(B1)와 상기 제2배터리(B2)를 제외한 나머지 배터리 각각의 양극에 연결된 스위치는 상기 부하(10)의 일단에, 음극에 연결된 스위치는 상기 부하(10)의 타단에 연결되어, 상기 제어부(300)의 제어에 따라 서로 다른 출력전압으로 상기 배터리부(100)를 충전 또는 방전 시킨다.The present invention relates to a smart charge/discharge switch matrix system, and among the switches included in the switch unit 200 , the positive electrode of the first battery B1 arranged on the outermost side of the battery unit 100 and The switches connected to the negative pole are connected to one end of the load 10, and the switches connected to the positive and negative poles of the second battery B2 arranged on the other outermost side of the battery unit 100 are connected to the other end of the load, and the Among the batteries included in the battery unit 100 , a switch connected to a positive electrode of each of the remaining batteries except for the first battery B1 and the second battery B2 is connected to one end of the load 10 and a negative electrode The switch is connected to the other end of the load 10 to charge or discharge the battery unit 100 with different output voltages according to the control of the control unit 300 .

본 발명은 스마트 충방전 스위치 매트릭스 시스템에 관한 발명이며, 상기 배터리부(100)에 포함되는 상기 배터리들의 출력전압은 서로 동일하다.The present invention relates to a smart charge/discharge switch matrix system, and the output voltages of the batteries included in the battery unit 100 are the same.

본 발명은 스마트 충방전 스위치 매트릭스 시스템에 관한 발명이며, 상기 제어부(300)는 외부로부터 상기 부하에 필요한 출력전압 정보를 수신하고, 수신한 상기 출력전압 정보에 따라 상기 스위치 각각의 ON 또는 OFF를 제어하여, 상기 배터리부(100)의 출력전압을 상기 출력전압 정보와 일치시킨다.The present invention relates to a smart charge/discharge switch matrix system, wherein the control unit 300 receives output voltage information required for the load from the outside, and controls ON or OFF of each of the switches according to the received output voltage information Thus, the output voltage of the battery unit 100 matches the output voltage information.

본 발명은 스마트 충방전 스위치 매트릭스 시스템에 관한 발명이며, 상기 배터리부(100)에 포함된 상기 배터리 각각의 SoC(Stack of Charge)를 센싱하는 센싱수단(400);을 포함하고, 상기 제어부(300)는 상기 센싱수단(400)에서 센싱된 상기 배터리 각각의 SoC정보에 따라 상기 스위치 각각의 ON 또는 OFF를 제어하여 상기 배터리들 전체 또는 일부를 충전시키거나, 상기 배터리들 전체 또는 일부를 소정의 출력전압으로 방전시킨다.The present invention relates to a smart charge/discharge switch matrix system, and a sensing means 400 for sensing a SoC (Stack of Charge) of each of the batteries included in the battery unit 100; includes, and the control unit 300 ) controls ON or OFF of each of the switches according to the SoC information of each of the batteries sensed by the sensing means 400 to charge all or some of the batteries, or to output all or some of the batteries as a predetermined output. discharge with voltage.

본 발명은 스마트 충방전 스위치 매트릭스 시스템에 관한 발명이며, 상기 부하(10)는 방전부하이고, 상기 제어부(300)는 상기 소정의 출력전압을 유지할 수 있도록 소정의 배터리를 상기 부하(10)에 연결하되, SoC가 기준치보다 높거나, SoC가 가장 높은 배터리가 상기 부하(10)에 연결되도록 상기 스위치들을 제어한다.The present invention relates to a smart charge/discharge switch matrix system, wherein the load 10 is a discharge load, and the control unit 300 connects a predetermined battery to the load 10 to maintain the predetermined output voltage. However, the switches are controlled so that the SoC is higher than the reference value or the battery having the highest SoC is connected to the load 10 .

본 발명은 스마트 충방전 스위치 매트릭스 시스템에 관한 발명이며, 상기 부하(10)는 충전부하이고, 상기 제어부(300)는 SoC가 기준치보다 낮거나, SoC가 가장 낮은 배터리가 상기 부하(10)에 연결되도록 상기 스위치를 제어한다.The present invention relates to a smart charging/discharging switch matrix system, wherein the load 10 is a charging load, and the control unit 300 has an SoC lower than a reference value, or a battery with the lowest SoC is connected to the load 10 Control the switch as much as possible.

본 발명은 제어부에서 스위치부에 포함되는 스위치들의 제어를 통해 부하에 연결되는 배터리의 개수를 제어하므로, 단일의 시스템(또는 장치)에서 다양한 출력전압을 낼 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, since the control unit controls the number of batteries connected to the load through the control of switches included in the switch unit, there is an advantage in that a single system (or device) can generate various output voltages.

본 발명은 배터리부에 직렬로 연결된 배터리들의 출력전압이 동일하여, 어느 하나의 배터리가 오작동하거나 고장나더라도 다른 배터리가 오작동 또는 고장난 배터리를 대체할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, since the output voltages of the batteries connected in series to the battery unit are the same, even if any one battery malfunctions or fails, the other battery can replace the malfunctioning or malfunctioning battery.

본 발명은 센싱수단(400)에서 센싱된 배터리 각각의 상태에 따라 제어부(300)가 부하(10)에 연결되는 배터리를 달리 선택하므로, 배터리의 밸런싱이 용이한 장점이 있다.In the present invention, since the control unit 300 selects a battery connected to the load 10 differently according to the state of each battery sensed by the sensing means 400, balancing of the batteries is easy.

도 1은 스마트 충방전 스위치 매트릭스 시스템의 개념도.
도 2는 스마트 충방전 스위치 매트릭스 시스템의 부분 회로도.
도 3은 스마트 충방전 스위치 매트릭스 시스템의 제1배터리 내지 제4배터리가 충방전 될 때의 부분 회로도.
도 4는 스마트 충방전 스위치 매트릭스 시스템의 제1배터리, 제3배터리 및 제4배터리가 충방전 될 때의 부분 회로도.
도 5는 스마트 충방전 스위치 매트릭스 시스템의 제1배터리 및 제3배터리가 충방전 될 때의 부분 회로도.
도 6은 스마트 충방전 스위치 매트릭스 시스템의 제1배터리가 충방전 될 때의 부분 회로도.
도 7은 다른 실시예에 의한 스마트 충방전 스위치 매트릭스 시스템의 개념도.
도 8은 또 다른 실시예에 의한 스마트 충방전 스위치 매트릭스 시스템의 부분 회로도.
1 is a conceptual diagram of a smart charge/discharge switch matrix system.
2 is a partial circuit diagram of a smart charge/discharge switch matrix system.
3 is a partial circuit diagram when the first to fourth batteries of the smart charge/discharge switch matrix system are charged and discharged.
4 is a partial circuit diagram when the first battery, the third battery and the fourth battery of the smart charge/discharge switch matrix system are charged and discharged.
5 is a partial circuit diagram when the first battery and the third battery of the smart charge/discharge switch matrix system are charged and discharged.
6 is a partial circuit diagram when the first battery of the smart charge/discharge switch matrix system is charged and discharged.
7 is a conceptual diagram of a smart charge/discharge switch matrix system according to another embodiment.
8 is a partial circuit diagram of a smart charge/discharge switch matrix system according to another embodiment.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, the most preferred embodiment of the present invention will be described in detail in order to explain in detail enough that a person skilled in the art to which the present invention pertains can easily carry out the present invention.

아래의 실시예에서 인용하는 번호는 인용대상에만 한정되지 않으며, 모든 실시예에 적용될 수 있다. 실시예에서 제시한 구성과 동일한 목적 및 효과를 발휘하는 대상은 균등한 치환대상에 해당된다. 실시예에서 제시한 상위개념은 기재하지 않은 하위개념 대상을 포함한다.The numbers cited in the examples below are not limited only to the objects of reference, and may be applied to all examples. Objects exhibiting the same purpose and effect as the configuration presented in the examples correspond to equivalent replacement objects. The higher-level concept presented in the examples includes sub-concept objects that are not described.

(실시예 1-1) 본 발명인 스마트 충방전 스위치 매트릭스 시스템은, 부하에 연결되는 스마트 충방전 스위치 매트릭스 시스템에 있어서, 서로 직렬로 연결되는 적어도 두 개 이상의 배터리를 포함하는 배터리부(100); 상기 배터리부에 포함되는 상기 배터리의 양극 및 음극에 각각 하나씩 연결되되, 서로 병렬로 연결되는 다수개의 스위치를 포함하는 스위치부(200); 및 상기 스위치별로 제어신호를 송신하여 상기 스위치를 제어하는 제어부(300); 를 포함한다.(Embodiment 1-1) A smart charge/discharge switch matrix system according to the present invention, a smart charge/discharge switch matrix system connected to a load, includes: a battery unit 100 including at least two or more batteries connected in series with each other; a switch unit 200 including a plurality of switches connected in parallel to each other, each connected to the positive and negative electrodes of the battery included in the battery unit; and a control unit 300 for controlling the switch by transmitting a control signal for each switch. includes

종래의 배터리팩를 포함하는 충방전시스템에서는, 출력전압을 달리하기 위해서는 서로 다른 개수의 배터리 또는 서로 다른 규격의 배터리를 포함하는 별개의 배터리팩이 필요했다. 예를 들어 12V, 24V, 36V, 48V의 출력전압을 가지는 배터리팩을 위해서는, 각 출력전압의 배터리팩이 별개로 필요했으며, 각 출력전압별 배터리팩을 위한 회로와 기구설계가 이루어져야만 했다.In a conventional charging/discharging system including a battery pack, in order to have different output voltages, separate battery packs including different numbers of batteries or batteries of different specifications are required. For example, for a battery pack having output voltages of 12V, 24V, 36V, and 48V, a separate battery pack for each output voltage was required, and a circuit and mechanism design for each output voltage had to be made.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해, 단일의 시스템에 각각의 배터리별 동일한 보호회로를 구성하며, 스위치 매트릭스회로를 이용해 스마트 충방전을 이루기에, 부피감소의 효과과 용도의 사용성, 그리고 자유성이 향상되는 효과가 있다. 앞서 말한 용도의 사용성과 자유성은, 전기를 이용한 탈 것 및 비상전원, 캠핑, 여가에 필요한 전원 등 사용자가 전기 사용이 필요한 경우 이루어진다. 특히, 전기를 이용한 탈 것의 예로 전동 휠체어, 킥보드, 전기 자전거, 스쿠터, 자동차들은 각 제품의 특성에 따라 요구되는 전압이 다르다. 종래에는 각각의 장치별로 별개의 출력을 가지는 배터리를 포함하는 충방전 시스템이 필요했다. 추가적인 문제점을 최근 코로나로 인하여 포스트 코로나의 개념이 서두가 되고 있으며, 이에 따라 퍼스널 모빌리티(Personal Mobility)의 수요가 많아지므로, 개인 소유의 전동 킥보드, 전기 자전거, 스쿠터 등등 다양한 탈 것이 사용되고 있다. 종래 기술을 활용한 각 탈 것별 것 개별적인 배터리를 사용한다면, 비용적인 측면 및 편의성이 저하되나, 본 발명의 경우 상기한 바와 같은 구성을 가짐으로, 배터리를 포함하는 단일의 시스템(장치)에서 사용자의 요구 또는 적용되는 제품의 특성에 맞는 전압 설정을 할 수 있어, 경제적이며 사용성이 증대될 수 있다.In order to solve the above problems, the present invention configures the same protection circuit for each battery in a single system, and achieves smart charging and discharging using a switch matrix circuit, so the effect of volume reduction, usability, and freedom of use This has an improved effect. The above-mentioned usability and freedom of use are achieved when the user needs electricity, such as electric vehicles, emergency power, camping, and leisure power. In particular, as examples of electric vehicles, electric wheelchairs, kickboards, electric bicycles, scooters, and automobiles require different voltages according to the characteristics of each product. Conventionally, a charging/discharging system including a battery having a separate output for each device is required. As an additional problem, the concept of post-corona is rushing due to the recent corona virus, and as a result, the demand for personal mobility increases, so various vehicles such as privately owned electric kickboards, electric bicycles, and scooters are being used. If an individual battery is used for each vehicle using the prior art, the cost aspect and convenience are lowered, but in the present invention, by having the configuration as described above, the user's It is possible to set the voltage according to the requirements or the characteristics of the applied product, so it is economical and usability can be increased.

(실시예 1-2) 본 발명인 스마트 충방전 스위치 매트릭스 시스템은 실시예 1-1에 있어서 상기 스위치부(200)에 포함되는 스위치들 중, 상기 배터리부의 최외곽 일측에 배열된 제1배터리의 양극 및 음극에 연결된 스위치들은 상기 부하(10)의 일단에, 상기 배터리부의 최외곽 타측에 배열된 제2배터리의 양극 및 음극에 연결된 스위치들은 상기 부하의 타단에 연결되며, 상기 배터리부에 포함되는 배터리들 중, 상기 제1배터리와 상기 제2배터리를 제외한 나머지 배터리 각각의 양극에 연결된 스위치는 상기 부하(10)의 일단에, 음극에 연결된 스위치는 상기 부하(10)의 타단에 연결되어, 상기 제어부의 제어에 따라 서로 다른 출력전압으로 상기 배터리부를 충전 또는 방전 시킨다.(Embodiment 1-2) In the smart charge/discharge switch matrix system of the present invention, among the switches included in the switch unit 200 in Embodiment 1-1, the positive electrode of the first battery arranged on the outermost side of the battery unit and switches connected to the negative pole are connected to one end of the load 10, and switches connected to the positive and negative poles of the second battery arranged on the other outermost side of the battery unit are connected to the other end of the load, and the battery included in the battery unit Among them, a switch connected to the positive electrode of each of the remaining batteries except for the first battery and the second battery is connected to one end of the load 10 , and a switch connected to the negative electrode is connected to the other end of the load 10 , the control unit The battery unit is charged or discharged with different output voltages according to the control of the

상술한 바와 같은 구성을 위하여, 배터리부(100)에 포함되는 제1배터리(B1), 제2배터리(B2), 제3배터리(B3) 및 제4배터리(B4)는 서로 직렬로 연결된다. 제1배터리(B1)와 제2배터리(B2)는 직렬로 연결된 4개의 배터리들 중, 최외곽에 배치된다.For the configuration as described above, the first battery B1 , the second battery B2 , the third battery B3 , and the fourth battery B4 included in the battery unit 100 are connected in series with each other. The first battery B1 and the second battery B2 are disposed at the outermost among the four batteries connected in series.

스위치부(200)에 포함되는 제1스위치(S1), 제2스위치(S2), 제3스위치(S3), 제4스위치(S4), 제5스위치(S5), 제6스위치(S6), 제7스위치(S7) 및 제8스위치(S8)일 수 있다. 제1스위치(S1)와 제2스위치(S2)는 제1배터리(110)의 양극과 음극에 각각 연결되되, 서로 병렬 연결되어 부하(10)의 일단에 연결된다.The first switch (S1), the second switch (S2), the third switch (S3), the fourth switch (S4), the fifth switch (S5), the sixth switch (S6) included in the switch unit 200, It may be a seventh switch (S7) and an eighth switch (S8). The first switch S1 and the second switch S2 are respectively connected to the positive electrode and the negative electrode of the first battery 110 , are connected in parallel to each other, and are connected to one end of the load 10 .

제3스위치(S3)와 제4스위치(S4)는 제3배터리(B3)의 양극과 음극에 각각 연결되되, 서로 병렬로 연결되고, 제3스위치(S3)는 부하(10)의 일단에, 제4스위치(S4)는 부하(10)의 타단에 연결된다.The third switch S3 and the fourth switch S4 are respectively connected to the anode and the cathode of the third battery B3, are connected in parallel to each other, and the third switch S3 is at one end of the load 10, The fourth switch S4 is connected to the other end of the load 10 .

제5스위치(S5)와 제6스위치(S6)는 제4배터리(B4)의 양극과 음극에 각각 연결되되, 서로 병렬로 연결되고, 제5스위치(S5)는 부하(10)의 일단에, 제6스위치(S6)는 부하(10)의 타단에 연결된다.The fifth switch (S5) and the sixth switch (S6) are respectively connected to the positive and negative electrodes of the fourth battery (B4), are connected in parallel with each other, and the fifth switch (S5) is at one end of the load (10), The sixth switch S6 is connected to the other end of the load 10 .

제7스위치(S7)와 제8스위치(S8)는 제2배터리(B2)의 양극과 음극에 각각 연결되되, 서로 병렬로 연결되고, 제7스위치(S7)와 제8스위치(S8) 모두 부하(10)의 타단에 연결된다.The seventh switch S7 and the eighth switch S8 are respectively connected to the positive electrode and the negative electrode of the second battery B2, are connected in parallel with each other, and both the seventh switch S7 and the eighth switch S8 are loaded It is connected to the other end of (10).

배터리부(100)에 포함되는 제1배터리(B1) 내지 제4배터리(B4)는 각각 소정의 출력전압을 포함하며, 제어부(300)는 스위치부(200)에 포함되는 제1스위치(S1) 내지 제8스위치(S8)에 소정의 제어신호를 인가해, 부하(10)에 연결되는 배터리의 개수 및 배터리의 종류를 결정하여, 서로 다른 출력전압을 구현한다.The first battery B1 to the fourth battery B4 included in the battery unit 100 each include a predetermined output voltage, and the control unit 300 includes a first switch S1 included in the switch unit 200 . A predetermined control signal is applied to the to eighth switch S8 to determine the number and types of batteries connected to the load 10 to implement different output voltages.

(실시예 1-3) 본 발명인 스마트 충방전 스위치 매트릭스 시스템은 실시예 1-2에 있어서, 배터리부(100)에 포함되는 배터리들의 출력전압은 서로 동일하다.(Embodiment 1-3) In Embodiment 1-2 of the smart charge/discharge switch matrix system according to the present invention, the output voltages of the batteries included in the battery unit 100 are identical to each other.

배터리부(100)에 포함되는 제1배터리(B1) 내지 제4배터리(B4) 각각의 출력전압은 서로 동일하다. 예를 들어, 배터리부(100)에 포함되는 단일의 배터리의 출력전압은 12V일 수 있으며, 부하(10)에 제1배터리(B1) 내지 제4배터리(B4)가 모두 연결된다면, 단일의 배터리의 출력전압의 4배인 48V를 출력전압으로 낼 수 있으며, 연결되는 배터리의 개수에 따라 12V, 24V, 36V의 다양한 출력전압을 낼 수 있다.The output voltages of each of the first to fourth batteries B1 to B4 included in the battery unit 100 are equal to each other. For example, the output voltage of a single battery included in the battery unit 100 may be 12V, and if all of the first to fourth batteries B1 to B4 are connected to the load 10 , the single battery 48V, which is four times the output voltage of , can be output as an output voltage, and various output voltages of 12V, 24V, and 36V can be produced depending on the number of connected batteries.

배터리부(100)에 포함되는 배터리들은 서로 동일한 출력전압을 가지기 때문에, 특정 배터리가 오작동하거나 동작하지 않더라도, 다른 배터리가 오작동하거나 동작하지 않는 배터리를 대신하여 부하(10)에 연결될 수 있다. 단, 본 발명은 배터리부(100)에 포함되는 배터리들의 출력전압은 서로 동일한 것으로 한정하지 않고, 배터리부(100)에 포함되는 배터리들의 출력전압이 서로 다른 예도 있을 수 있다.Since batteries included in the battery unit 100 have the same output voltage, even if a specific battery malfunctions or does not operate, another battery may be connected to the load 10 instead of a malfunctioning or non-operating battery. However, in the present invention, the output voltages of the batteries included in the battery unit 100 are not limited to the same, and there may be examples in which the output voltages of the batteries included in the battery unit 100 are different from each other.

(실시예 2-1) 본 발명인 스마트 충방전 스위치 매트릭스 시스템은 실시예 1-1에 있어서, 제어부(300)는 외부로부터 부하(10)에 필요한 출력전압 정보를 수신하고, 수신한 출력전압 정보에 따라 스위치부(200)에 포함되는 스위치 각각의 ON 또는 OFF를 제어하여, 배터리부(100)의 출력전압을 출력전압 정보와 일치시킨다.(Embodiment 2-1) In the smart charge/discharge switch matrix system of the present invention, in Embodiment 1-1, the control unit 300 receives the output voltage information required for the load 10 from the outside, and Accordingly, the ON or OFF of each switch included in the switch unit 200 is controlled to match the output voltage of the battery unit 100 with the output voltage information.

제어부(300)는 외부로부터 부하(10)에 필요한 출력전압 정보를 수신할 수 있다. 이때 외부란, 사용자 또는 부하(10)가 될 수 있다. 제어부(300)가 사용자로부터 부하(10)에 필요한 출력전압 정보를 수신할 경우, 사용자는 직접 본 발명에 포함되는 소정의 입력장치를 조작해 제어부(300)로 직접 출력전압 정보를 송신하거나, 본 발명과 연결되는 부하(10)와 연결될 때, 부하(10)에서 필요한 출력전압 정보를 제어부(300)로 송신할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 전기 자동차(20)에 탑승하고 있는 상태이고, 본 발명은 전기 자동차에 적용되어 있다.The control unit 300 may receive output voltage information required for the load 10 from the outside. In this case, the external may be a user or a load 10 . When the control unit 300 receives the output voltage information required for the load 10 from the user, the user directly transmits the output voltage information to the control unit 300 by manipulating a predetermined input device included in the present invention, or When connected to the load 10 connected to the invention, the output voltage information required by the load 10 may be transmitted to the control unit 300 . For example, the user is riding in the electric vehicle 20 , and the present invention is applied to the electric vehicle.

사용자는 상황에 따라 전기 자동차(20)의 속도를 향상시키려고 할 수 있으며, 전기 자동차(20)의 속도를 향상시킬 경우 배터리부(100)의 출력전압이 향상되어야 한다. 사용자는 전기 자동차(20)에 적용된 입력장치를 이용해 제어부(300)에 필요한 출력전압 정보를 송신하고, 제어부(300)는 출력전압 정보에 따라 스위치부(200)에 포함된 제1스위치(S1) 내지 제8스위치(S8)에 제어신호를 인가해 부하(10)에 연결되는 배터리의 개수를 증가시켜 출력전압을 증가시킨다.The user may try to improve the speed of the electric vehicle 20 according to circumstances, and when the speed of the electric vehicle 20 is improved, the output voltage of the battery unit 100 should be improved. The user transmits output voltage information required to the control unit 300 using an input device applied to the electric vehicle 20 , and the control unit 300 uses the first switch S1 included in the switch unit 200 according to the output voltage information. To increase the number of batteries connected to the load 10 by applying a control signal to the eighth switch (S8) to increase the output voltage.

사용자는 상황에 따라 전기 자동차(20)의 속도를 감소시키려고 할 수 있으며, 전기자동차(20)의 속도를 감소시킬 경우 배터리부(100)의 출력전압이 감소되어야 한다. 사용자는 전기 자동차(20)에 적용된 입력장치를 이용해 제어부(300)에 필요한 출력 전압 정보를 송신하고, 제어부(300)는 출력전압 정보에 따라 스위치부(200)에 포함된 제1스위치(S1) 내지 제8스위치(S8)에 제어신호를 인가해 부하(10)에 연결되는 배터리의 개수를 감소시켜 출력전압을 감소시킨다.The user may try to reduce the speed of the electric vehicle 20 according to circumstances, and when the speed of the electric vehicle 20 is reduced, the output voltage of the battery unit 100 must be reduced. The user transmits the output voltage information required to the control unit 300 using an input device applied to the electric vehicle 20 , and the control unit 300 uses the first switch S1 included in the switch unit 200 according to the output voltage information. A control signal is applied to the to eighth switch S8 to decrease the number of batteries connected to the load 10 to reduce the output voltage.

제어부(300)에서 배터리부(100)의 출력전압에 따른 스위치별 제어방식은 아래의 테이블에 따라 이루어진다.The control method for each switch according to the output voltage of the battery unit 100 in the control unit 300 is performed according to the table below.

출력전압output voltage SWTICH NUMBERSWTICH NUMBER CONTENTCONTENT ONON OFFOFF 12V12V 6,86,8 1,2,3,4,5,71,2,3,4,5,7 방전Discharge 24V24V 4,84,8 1,2,3,5,6,71,2,3,5,6,7 방전Discharge 36V36V 2,82,8 1,3,4,5,6,71,3,4,5,6,7 방전Discharge 48V48V 1,81,8 2,3,4,5,6,72,3,4,5,6,7 방전Discharge

상술한 테이블에서 출력전압이 12V, 24V, 36V일 때에는 ON되는 스위치가 변경될 수 있다. 예를 들어, 제1스위치(S1)와 제3스위치(S3)가 ON되고, 나머지 스위치들은 OFF되거나, 제3스위치(S3)와 제4스위치(S4)가 ON되고, 나머지 스위치들은 OFF되거나, 제5스위치(S5)와 제6스위치(S6)가 ON되고, 나머지 스위치들이 OFF되더라도 12V의 출력전압을 낼 수 있다. 이는 다른 출력전압일 때에도 마찬가지이며, 제어부(300)는 출력전압이 24V일 때에 제1배터리(B1) 내지 제4배터리(B4) 중 2개의 배터리가 부하(10)에 연결되도록 스위치들을 제어하고, 36V일 때에 제1배터리(B1) 내지 제4배터리(B4) 중 3개의 배터리가 부하(10)에 연결되도록 스위치들을 제어한다.In the above table, when the output voltage is 12V, 24V, or 36V, the switch turned on may be changed. For example, the first switch S1 and the third switch S3 are turned on, the other switches are turned off, the third switch S3 and the fourth switch S4 are turned on, and the other switches are turned off, Even if the fifth switch S5 and the sixth switch S6 are turned on and the other switches are turned off, an output voltage of 12V may be generated. This is the same even when the output voltage is different, and the control unit 300 controls the switches so that two batteries of the first battery B1 to the fourth battery B4 are connected to the load 10 when the output voltage is 24V, The switches are controlled so that three batteries among the first battery B1 to the fourth battery B4 are connected to the load 10 when the voltage is 36V.

(실시예 2-2) 상기 배터리부(100)에 포함된 상기 배터리 각각의 SoC(Stack of Charge)를 센싱하는 센싱수단(400);을 포함하고, 상기 제어부(300)는 상기 센싱수단(400)에서 센싱된 상기 배터리 각각의 SOC정보에 따라 상기 스위치 각각의 ON 또는 OFF를 제어하여 상기 배터리들 전체 또는 일부를 충전시키거나, 상기 배터리들 전체 또는 일부를 소정의 출력전압으로 방전시킨다.(Embodiment 2-2) sensing means 400 for sensing the SoC (Stack of Charge) of each of the batteries included in the battery unit 100; and the control unit 300 includes the sensing means 400 ) by controlling ON or OFF of each of the switches according to the SOC information of each of the batteries sensed in ) to charge all or some of the batteries, or discharge all or some of the batteries to a predetermined output voltage.

본 발명은 스마트 충방전 스위치 매트릭스 시스템에 관한 발명이며, 상기 배터리 각각의 SoC(Stack of Charge, 충전잔량)를 센싱하는 센싱수단(400)을 부가한다.The present invention relates to a smart charge/discharge switch matrix system, and a sensing means 400 for sensing the SoC (Stack of Charge, remaining charge) of each of the batteries is added.

센싱수단(400)에서 센싱된 배터리 각각의 SoC레벨 정보는 제어부(300)로 송신될 수 있으며, 제어부(300)는 센싱수단(400)에서 송신된 정보에 기반해 스위치부(200)에 포함되는 제1스위치(S1) 내지 제8스위치(S8)를 제어하여, 제1배터리(B1) 내지 제4배터리(B4)들 중 선택되는 적어도 하나 이상의 배터리를 부하(10)에 연결할 수 있다.SoC level information of each battery sensed by the sensing means 400 may be transmitted to the control unit 300 , and the control unit 300 is included in the switch unit 200 based on the information transmitted from the sensing unit 400 . By controlling the first switch S1 to the eighth switch S8 , at least one battery selected from among the first batteries B1 to the fourth batteries B4 may be connected to the load 10 .

제어부(300)가 센싱수단(400)에 기반하여 스위치부(200)에 포함되는 스위치들을 제어하는 것은, 부하(10)의 종류가 충전부하인지 방전부하인지에 따라 다를 수 있다.The control unit 300 controlling the switches included in the switch unit 200 based on the sensing means 400 may differ depending on whether the type of the load 10 is a charging load or a discharging load.

센싱수단(400)은 배터리의 SoC레벨 외에도, 배터리별 온도를 센싱하고, 제어부(300)는 센싱수단(400)에서 센싱된 배터리별 온도에 기반하여 스위치부(200)에 포함되는 스위치들을 제어할 수 있다.The sensing means 400 senses the temperature for each battery in addition to the SoC level of the battery, and the control unit 300 controls the switches included in the switch unit 200 based on the temperature for each battery sensed by the sensing means 400. can

(실시예 2-3) 본 발명인 스마트 충방전 스위치 매트릭스 시스템은 실시예 2-2에 있어서, 부하(10)는 방전부하이고, 상기 제어부(300)는 상기 소정의 출력전압을 유지할 수 있도록 소정의 배터리를 상기 부하에 연결하되, SOC가 기준치보다 높거나, SOC가 가장 높은 배터리가 상기 부하에 연결되도록 상기 스위치를 제어한다.(Embodiment 2-3) In the smart charge/discharge switch matrix system of the present invention, in Embodiment 2-2, the load 10 is a discharge load, and the control unit 300 has a predetermined output voltage to maintain the predetermined output voltage. A battery is connected to the load, and the switch is controlled so that the SOC is higher than the reference value or the battery having the highest SOC is connected to the load.

부하(10)가 방전부하일 때, 제어부(300)는 센싱수단(400)에서 센싱된 제1배터리(B1) 내지 제4배터리(B4)의 SoC레벨에 기반하여, 제1배터리(B1) 내지 제4배터리(B4) 중 SoC레벨이 기준치 이상인 배터리만을 부하(10)에 연결할 수 있다. 상기한 바와 같은 제어방식은, 소정의 출력전압을 유지할 수 있을 때에만 가능하다. 예를 들어, 부하(10)에 배터리를 연결하는 기준치가 60%라고 할 때, 제1배터리(B1)는 SoC레벨이 40%로, 기준치에 미달하고, 제2배터리(B2) 내지 제4배터리(B4)의 SoC레벨이 80%로 기준치 이상일 수 있다. 부하(10)에서 필요로 하는 출력전압이 36V일 경우, 제어부(300)는 제1배터리(B1)를 제외한 제2배터리(B2) 내지 제4배터리(B4)가 부하(10)에 연결되도록 스위치부(200)에 포함되는 스위치들을 제어한다. 그러나 부하(10)에서 필요로 하는 출력전압이 48V일 경우, 제어부(300)는 제1배터리(B1) 내지 제4배터리(B4) 전부가 부하(10)에 연결되도록 스위치부(200)에 포함되는 스위치들을 제어한다.When the load 10 is a discharge load, the control unit 300 controls the first battery B1 to the first battery B1 to the fourth battery B4 based on the SoC levels sensed by the sensing means 400 . Only a battery having an SoC level equal to or greater than a reference value among the fourth battery B4 may be connected to the load 10 . The control method as described above is possible only when a predetermined output voltage can be maintained. For example, when the reference value for connecting the battery to the load 10 is 60%, the first battery B1 has an SoC level of 40%, which is less than the reference value, and the second battery B2 to the fourth battery B1 has an SoC level of 40%. The SoC level of (B4) is 80%, which may be higher than the reference value. When the output voltage required by the load 10 is 36V, the control unit 300 switches the second battery B2 to the fourth battery B4 except for the first battery B1 to be connected to the load 10 . The switches included in the unit 200 are controlled. However, when the output voltage required by the load 10 is 48V, the control unit 300 is included in the switch unit 200 so that all of the first battery B1 to the fourth battery B4 are connected to the load 10 . control the switches.

(실시예 2-4) 본 발명인 스마트 충방전 스위치 매트릭스 시스템은 실시예 2-2에 있어서, 부하(10)는 충전부하이고, 상기 제어부(300)는 SoC가 기준치보다 낮거나, SoC가 가장 낮은 배터리가 상기 부하에 연결되도록 상기 스위치부(200)에 포함되는 스위치들을 제어한다.(Embodiment 2-4) In the smart charge/discharge switch matrix system of the present invention, in Embodiment 2-2, the load 10 is a charging load, and the control unit 300 has an SoC lower than the reference value or the lowest SoC value. The switches included in the switch unit 200 are controlled so that the battery is connected to the load.

부하(10)가 충전부하일 때, 제어부(300)는 센싱수단(400)에서 센싱된 제1배터리(B1) 내지 제4배터리(B4)의 SoC레벨에 기반하여, 제1배터리(B1) 내지 제4배터리(B4) 중 SoC레벨이 기준치 이하인 배터리를 우선적으로 부하(10)에 연결할 수 있다. 이는 제1배터리(B1) 내지 제4배터리(B4)들의 SoC레벨을 균등하게 밸런싱하기 위한 것이다.When the load 10 is a charging load, the control unit 300 based on the SoC level of the first battery B1 to the fourth battery B4 sensed by the sensing means 400, the first battery B1 to Among the fourth batteries B4 , a battery having an SoC level equal to or less than a reference value may be preferentially connected to the load 10 . This is to evenly balance the SoC levels of the first to fourth batteries B1 to B4.

제어부(300)는 제1배터리(B1) 내지 제4배터리(B4) 모두의 SoC레벨이 기준치 이상일 때, 제1배터리(B1) 내지 제4배터리(B4) 중 SoC레벨이 가장 낮은 배터리를 부하(10)에 연결하여 해당 배터리가 충전되도록 한다.When the SoC level of all of the first battery B1 to the fourth battery B4 is equal to or greater than the reference value, the control unit 300 loads the battery having the lowest SoC level among the first battery B1 to the fourth battery B4 ( 10) to charge the corresponding battery.

충전 대상 배터리에 따른 스위치별 제어방식은 아래 테이블에 따라 이루어진다.The control method for each switch according to the battery to be charged is performed according to the table below.

배터리battery SWTICH NUMBERSWTICH NUMBER CONTENTCONTENT ONON OFFOFF B1B1 1,31,3 2,4,5,6,7,82,4,5,6,7,8 충전charge B2B2 7,87,8 1,2,3,4,5,61,2,3,4,5,6 충전charge B3B3 3,43,4 1,2,5,6,7,81,2,5,6,7,8 충전charge B4B4 5,65,6 1,2,3,4,7,81,2,3,4,7,8 충전charge B1,B3B1, B3 1,51,5 2,3,4,6,7,82,3,4,6,7,8 충전charge B3,B4B3, B4 2,72,7 1,3,4,5,6,81,3,4,5,6,8 충전charge B4,B2B4, B2 4,84,8 1,2,3,5,6,71,2,3,5,6,7 충전charge B1,B3,B4B1, B3, B4 1,71,7 2,3,4,5,6,82,3,4,5,6,8 충전charge B3,B4,B2B3, B4, B2 2,82,8 1,3,4,5,6,71,3,4,5,6,7 충전charge B1,B3,B4,B2B1,B3,B4,B2 1,81,8 2,3,4,5,6,72,3,4,5,6,7 충전charge

(실시예 3-1) 본 발명인 스마트 충방전 스위치 매트릭스 시스템은 실시예 1-1에 있어서, 제어부(300)는 전압 조정기를 이용하여 스위치부(200)에 제어신호를 인가하는 것;을 포함한다. (Embodiment 3-1) The smart charge/discharge switch matrix system of the present invention includes; in Embodiment 1-1, the control unit 300 applies a control signal to the switch unit 200 using a voltage regulator; .

전압 조정기란 DC-DC컨버터로, 입력전압에 의해 정전압을 출력하는 방식이다. 예를 들어 휴대전화의 배터리 전압은 12V이지만 내부에서 구동되는 소자에 필요한 전압은 5V일 수 있다. 그렇기 때문에 휴대전화 내부에서 12V를 5V로 변환하는 작업이 필요하며, 12V를 5V로 변환하는 작업을 전압 조정기가 수행한다. 본 발명에서 사용되는 전압 조정기는 일예로 SPAN02-12A일 수 있으며, MEAN WELL(사)에서 제작되었다. 전압 조정기는 내부 R.C(Remote Control) pin을 통하여 스위치를 ON 또는 OFF하는 기능을 수행하고, 입력과 출력의 접지는 서로 분리되어 있다. 본 발명에서 제어부(300)는 스위치부(200)에 전압 조정기를 이용하여 제어신호를 인가하게 된다.A voltage regulator is a DC-DC converter that outputs a constant voltage by input voltage. For example, a cell phone's battery voltage may be 12V, but the voltage required for an internally driven device may be 5V. Therefore, it is necessary to convert 12V to 5V inside the mobile phone, and the voltage regulator performs the task of converting 12V to 5V. The voltage regulator used in the present invention may be, for example, SPAN02-12A, and was manufactured by MEAN WELL (Co.). The voltage regulator performs the function of turning the switch ON or OFF through the internal R.C (Remote Control) pin, and the ground of the input and output is separated from each other. In the present invention, the control unit 300 applies a control signal to the switch unit 200 using a voltage regulator.

전압 조정기를 이용한 방식은 전압 조정기를 구성하는 소자들이 모두 한 소자안에 구성되어 있어 기타 회로를 만들지 않아도 되어, 기타 회로를 만들지 않아도 되는 장점이 있으나, 변압기가 형성되어 있기 때문에 경제성이 떨어지는 단점이 있으나, 회로적으로 간단하며 비교적 높은 효율을 가지기 때문에 전력전자분야에서 많이 적용되고 있다.The method using the voltage regulator has the advantage of not having to make other circuits because all the elements constituting the voltage regulator are configured in one device, but it has the advantage of not having to make other circuits. However, there is a disadvantage in that economic efficiency is lowered because a transformer is formed. Because it is simple in circuit and has relatively high efficiency, it is widely applied in the power electronics field.

(실시예 3-2) 본 발명인 스마트 충방전 스위치 매트릭스 시스템은 실시예 1-2에 있어서, 제어부(300)는 플라이백 컨버터를 이용하여 스위치부(200)에 제어신호를 인가한다.(Embodiment 3-2) In the smart charge/discharge switch matrix system of the present invention in Embodiment 1-2, the control unit 300 applies a control signal to the switch unit 200 using a flyback converter.

플라이백 컨버터 또한 전압 조정기의 일종이며, DC-DC컨버터이다. 앞서 설명한 전압 조정기 방식과의 차이는 한 소자 내부에 SMPS(Switch Mode Power Supply)를 구동하기 위한 회로가 존재하는 것이 아닌, 외부적으로 회로를 구성하여 출력을 내보낸다. 이러한 방식은 SMPS를 구동하기 위한 회로를 구성하기 위해, 전체적인 회로가 복잡해지지만, 경제성이 높으며, 부피가 작은 장점이 있다.A flyback converter is also a kind of voltage regulator, and is a DC-DC converter. The difference from the voltage regulator method described above is that a circuit for driving a switch mode power supply (SMPS) does not exist inside a device, but an external circuit is configured to output an output. In this method, in order to configure the circuit for driving the SMPS, the overall circuit becomes complicated, but has advantages of high economic efficiency and small volume.

(실시예 4-1) 본 발명인 스마트 충방전 스위치 매트릭스 시스템은, 실시예 1-3에 있어서, 스위치부(200)는 제3배터리(B3)의 양단 사이에 연결되는 제9스위치(S9)와 제4배터리(B4)의 양단 사이에 연결되는 제10스위치(S10)를 포함한다.(Embodiment 4-1) The smart charge/discharge switch matrix system of the present invention, in Embodiment 1-3, the switch unit 200 includes a ninth switch (S9) connected between both ends of the third battery (B3) and and a tenth switch S10 connected between both ends of the fourth battery B4.

앞서 설명한 배터리부(100)에 포함되는 제1배터리(B1) 내지 제4배터리(B4)들은 서로 직렬로 연결되어 있어, 최외곽에 배치된 제1배터리(B1)와 제2배터리(B2)를 제외한 나머지 배터리가 오작동하거나 고장날 경우, 고장난 배터리를 연결한 상태에서는, 해당 배터리를 제외하지 못해, 배터리부(100) 전체의 사용을 중단해야 하는 문제점이 있다. 이를 해결하기 위해, 본 발명의 스위치부(200)는 제3배터리(B3)의 양단 사이에 연결되는 제9스위치(S9)와 제4배터리(B4)의 양단 사이에 연결되는 제10스위치(S10)를 포함한다. 제9스위치(S9)와 제10스위치(S10)는 정상상태일 경우에는 OFF되어 있으며, 제3배터리(B3)가 오작동하거나 고장날 경우 제9스위치(S9)는 ON되고, 제4배터리(B4)가 오작동하거나 고장날 경우 제10스위치(S10)는 ON되어, 배터리부(100)에서 제3배터리(B3) 또는 제4배터리(B4)가 부하(10)에 연결되지 않은 상태에서, 나머지 제1배터리(B1)와 제2배터리(B2)를 사용할 수 있도록 한다.The first batteries B1 to the fourth batteries B4 included in the battery unit 100 described above are connected in series with each other, so that the outermost first and second batteries B1 and B2 are connected to each other. When the remaining batteries malfunction or fail, in a state in which the malfunctioning battery is connected, the corresponding battery cannot be excluded, so that the entire battery unit 100 has to be stopped. To solve this, the switch unit 200 of the present invention includes a ninth switch S9 connected between both ends of the third battery B3 and a tenth switch S10 connected between both ends of the fourth battery B4. ) is included. The ninth switch S9 and the tenth switch S10 are turned off in a normal state, and when the third battery B3 malfunctions or breaks down, the ninth switch S9 turns on, and the fourth battery B4 is turned on. is malfunctioning or malfunctions, the tenth switch S10 is turned on, and in the battery unit 100 , in a state in which the third battery B3 or the fourth battery B4 is not connected to the load 10 , the remaining first battery (B1) and the second battery (B2) can be used.

10 : 부하 20 : 전기자동차
100 : 배터리부 B1 : 제1배터리
B2 : 제2배터리 B3 : 제3배터리
B4 : 제4배터리 B5 : 제5배터리
B6 : 제6배터리 B7 : 제7배터리
B8 : 제8배터리 200 : 스위치부
S1 : 제1스위치 S2 : 제2스위치
S3 : 제3스위치 S4 : 제4스위치
S5 : 제5스위치 S6 : 제6스위치
S7 : 제7스위치 S8 : 제8스위치
300 : 제어부 400 : 센싱수단
10: load 20: electric vehicle
100: battery unit B1: first battery
B2: second battery B3: third battery
B4: fourth battery B5: fifth battery
B6: sixth battery B7: seventh battery
B8: eighth battery 200: switch unit
S1: first switch S2: second switch
S3: third switch S4: fourth switch
S5: fifth switch S6: sixth switch
S7: 7th switch S8: 8th switch
300: control unit 400: sensing means

Claims (7)

부하(10)에 연결되는 스마트 충방전 스위치 매트릭스 시스템에 있어서,
서로 직렬로 연결되는 적어도 두 개 이상의 배터리를 포함하는 배터리부(100);
상기 배터리부(100)에 포함되는 상기 배터리의 양극 및 음극에 각각 하나씩 연결되되, 서로 병렬로 연결되는 복수의 스위치와, 상기 배터리부(100)에 포함되는 직렬로 연결되는 다수개의 배터리들 중, 최외곽에 위치한 배터리를 제외한 나머지 배터리들 양단 사이에 해당 배터리와 병렬로 연결되는 스위치를 포함하는 스위치부(200);
상기 스위치부(200)에 포함되는 상기 스위치별로 제어신호를 송신하여 상기 부하에 연결되는 상기 배터리의 개수를 제어하는 제어부(300); 및
상기 배터리부(100)에 포함된 상기 배터리 각각의 SOC(Stack of Charge)를 센싱하는 센싱수단(400);을 포함하고,
상기 제어부(300)는 상기 센싱수단(400)에서 센싱된 상기 배터리 각각의 SOC정보에 따라 상기 스위치 각각의 ON 또는 OFF를 제어하여 상기 배터리들 전체 또는 일부를 소정의 출력전압으로 방전시키며,
상기 부하(10)는 방전부하이고, 상기 제어부(300)는 상기 소정의 출력전압을 유지할 수 있도록 소정의 배터리를 상기 부하(10)에 연결하되, SoC가 기준치보다 높거나, SoC가 가장 높은 배터리가 상기 부하(10)에 연결되도록 상기 스위치들을 제어하며,
상기 배터리부(100)에 포함되는 상기 배터리들의 출력전압은 서로 동일한 스마트 충방전 스위치 매트릭스 시스템.

In the smart charge/discharge switch matrix system connected to the load (10),
a battery unit 100 including at least two or more batteries connected in series with each other;
A plurality of switches connected in parallel to each other, one each connected to the positive and negative electrodes of the battery included in the battery unit 100, and a plurality of batteries connected in series included in the battery unit 100, a switch unit 200 including a switch connected in parallel with the corresponding battery between both ends of the remaining batteries except for the outermost battery;
a control unit 300 for controlling the number of batteries connected to the load by transmitting a control signal for each switch included in the switch unit 200; and
Sensing means 400 for sensing the SOC (Stack of Charge) of each of the batteries included in the battery unit 100; includes;
The control unit 300 controls ON or OFF of each of the switches according to the SOC information of each of the batteries sensed by the sensing means 400 to discharge all or part of the batteries to a predetermined output voltage,
The load 10 is a discharge load, and the controller 300 connects a predetermined battery to the load 10 so as to maintain the predetermined output voltage, but the SoC is higher than the reference value or the SoC is the highest. controls the switches to be connected to the load 10,
The output voltages of the batteries included in the battery unit 100 are the same as each other in a smart charge/discharge switch matrix system.

제1항에 있어서,
상기 스위치부(200)에 포함되는 상기 스위치들 중, 상기 배터리부(100)의 최외곽 일측에 배열된 제1배터리(B1)의 양극 및 음극에 연결된 스위치들은 상기 부하(10)의 일단에, 상기 배터리부(100)의 최외곽 타측에 배열된 제2배터리(B2)의 양극 및 음극에 연결된 스위치들은 상기 부하의 타단에 연결되며,
상기 배터리부(100)에 포함되는 배터리들 중, 상기 제1배터리(B1)와 상기 제2배터리(B2)를 제외한 나머지 배터리 각각의 양극에 연결된 스위치는 상기 부하(10)의 일단에, 음극에 연결된 스위치는 상기 부하(10)의 타단에 연결되어, 상기 제어부(300)의 제어에 따라 서로 다른 출력전압으로 상기 배터리부(100)를 방전 시키는 스마트 충방전 스위치 매트릭스 시스템.
According to claim 1,
Among the switches included in the switch unit 200, the switches connected to the positive and negative poles of the first battery B1 arranged on the outermost side of the battery unit 100 are at one end of the load 10, The switches connected to the positive and negative electrodes of the second battery B2 arranged on the other side of the outermost side of the battery unit 100 are connected to the other end of the load,
Among the batteries included in the battery unit 100 , a switch connected to the positive electrode of each of the remaining batteries except for the first battery B1 and the second battery B2 is connected to one end of the load 10 and the negative electrode. The connected switch is connected to the other end of the load 10, and according to the control of the controller 300, a smart charge/discharge switch matrix system for discharging the battery unit 100 with different output voltages.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제어부(300)는 외부로부터 상기 부하에 필요한 출력전압 정보를 수신하고, 수신한 상기 출력전압 정보에 따라 상기 스위치 각각의 ON 또는 OFF를 제어하여, 상기 배터리부(100)의 출력전압을 상기 출력전압 정보와 일치시키는 스마트 충방전 스위치 매트릭스 시스템.
According to claim 1,
The control unit 300 receives the output voltage information required for the load from the outside, controls ON or OFF of each of the switches according to the received output voltage information, and outputs the output voltage of the battery unit 100 as the output voltage. Smart charge/discharge switch matrix system to match voltage information.
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