KR102566952B1 - 전압측정을 위한 터미널의 저항 규제를 통한 전압 편차 발생 방지 구조 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전압측정을 위한 터미널의 저항 규제를 통한 전압 편차 발생 방지 구조 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 셀 모듈을 구성하는 다수의 단위 셀 각각에 배터리 모듈 내 전압 센싱 버스바를 통해 전압을 측정하고, 배터리 모듈의 직, 병렬 회로에서 발열에 의한 저항 인자를 도출하고, 상기 전압 센싱 바를 통한 전압 편차와 상기 저항을 일원화하여 저장하고 관리하는 전압측정을 위한 터미널의 저항 규제를 통한 전압 편차 발생 방지 구조 및 그 방법에 관한 것이다.

Description

전압측정을 위한 터미널의 저항 규제를 통한 전압 편차 발생 방지 구조 및 그 방법{Structure and the method to prevent voltage deviation by regulating the resistance of terminals for measuring voltages}

본 발명은 전압측정을 위한 터미널의 저항 규제를 통한 전압 편차 발생 방지 구조 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 셀 모듈을 구성하는 다수의 단위 셀 각각에 배터리 모듈 내 전압 센싱 버스바를 통해 전압을 측정하고, 배터리 모듈의 직, 병렬 회로에서 발열에 의한 저항 인자를 도출하고, 상기 전압 센싱 바를 통한 전압 편차와 상기 저항을 일원화하여 저장하고 관리하는 전압측정을 위한 터미널의 저항 규제를 통한 전압 편차 발생 방지 구조 및 그 방법에 관한 것이다.

친환경 자동차용 배터리 시스템은 자동차를 구동하기 위한 에너지를 저장, 공급하는 역할을 하고 있다.

그리고 종래에는 수많은 셀을 컨트롤 하기 위해 BMS와 같은 전장품이 사용되며, 이를 통해 셀 전압센싱 및 밸런싱 등을 진행하였었다.

그래서 차량 운행 및 충전 행위시 셀 간 전압 편차가 수mV내로 관리가 되도록 하고 있었다.

종래의 배터리시스템이 HEV에서 EV로 가면서 고에너지/고용량화 됨에 따라 충/방전시 셀간 전압편차 관리가 더욱 중요시 되고 있다.이는 신뢰성 및 안전성에 모두 관련된 부분으로 전압편차가 관리되지 않을 시 차량단위에서 이상현상으로 인식하고 알람을 띄우게 된다.

종래기술은 HEV, PHEV와 같이 배터리시스템이 엔진시스템과 같이 사용이 되면서 전압센싱 구조에 의한 전압편차 발생은 무시할 수 있는 수준으로 보고 있었다.

그러나 EV와 같이 배터리시스템으로만 구동이 되는 구조가 개발됨에 따라 배터리 이상 현상 발생 시 차량 알람 또는 차량 정지라는 최악의 경우가 발생될 수 있어, 배터리 시스템의 신뢰성 및 안전성이 더욱 중요해 지고 있다.

이를 해결하기 위해 하위단위인 배터리팩에서부터 전압편차가 발생될 수 있는 조건들을 개선할 필요가 있다.

한국공개특허 제2005-0005697호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 모든 조립품은 부품 품질로부터 품질 확보가 되기 때문에 전장품 미장착 상태로 배터리 팩에서부터 전압편차를 개선할 수 있는 구조를 적용하여 신뢰성 및 안전성 확보를 하는데 목적이 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 다수의 셀 모듈과, 상기 셀 모듈을 구성하는 다수의 단위 셀 각각에 배터리 모듈 내 전압 센싱 버스바를 통해 전압을 측정하고, 배터리 모듈의 직, 병렬 회로에서 발열에 의한 저항 인자를 도출하고, 상기 전압 센싱 바를 통한 전압 편차와 상기 저항을 일원화하여 저장하고 관리한다.

상기 전압 편차와 저항을 일원화하여 저장하고 관리하는 것은 전장품 미장착 상태에서 관리한다.

상기 배터리 모듈이 최적상태를 유지하도록 상태를 모니터링 하는 BMS와 차량 제어기가 CAN 통신을 통해 상기 전압 편차와 저항값이 전송된다.

상기 배터리 모듈에서 일정 거리 이내의 지점의 전압을 측정하여 해당 정보를 BMS로 송출하여 관리하도록 한다.

본 발명은 발열 예상 부위의 거리를 균등 분배하는 단계; 분배된 발열 예상 부위의 저항 인자를 측정하고 관리하는 단계; 배터리 모듈에서 발생 할 수 있는 저항 인자를 균등하게 분배하여 저항값을 관리하는 단계;를 포함한다.

전압 센싱 버스바를 통해 전압 편차를 측정하는 단계;를 더 포함한다.

차량 제어기와 CAN 통신을 통해 상기 전압 편차와 저항값이 전송되는 단계;를 더 포함한다.

상기 배터리 모듈에서 전압 편차와 저항값의 측정 부위를 10 ~ 20 mm로 유지하는 단계;를 더 포함한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은 배터리 모듈의 직, 병렬 회로에서 발열에 의한 저항 인자 도출이 용이하다.

또한 본 발명은 발열 예상 부위의 거리 균등 분배를 통한 저항 인자 관리가 용이하다.

도 1은 종래 발명에 따른 급가감속 구간에서 전압 편차가 발생함을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따라 전압측정을 위한 터미널의 저항 규제를 통한 전압 편차 발생 방지 구조의 전체적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 전압 센싱 버스바를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 측정 부위를 10 ~ 20 mm로 유지하는 경우 그래프를 보여주는 도면이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

본 발명에 따른 BMS는 배터리가 최적상태를 유지하고 안정적으로 사용되도록 배터리 상태를 모니터링 하며, 차량 제어기와 CAN 통신을 통한 협조 제어를 실시하는 장치이다.

예를 들어 리튬이온 전지의 경우 종래의 니켈 수소 전지 대비 사용범위가 넓어 이에 대한 지속적인 관리가 필요하여 배터리셀과 가장 가까운 부위의 전압을 측정하여 해당 정보를 BMS로 송출한다.

종래기술 대비 본 발명의 구성의 차이점을 개략적으로 살펴보면, 최근 전기차의 주행거리 경쟁이 심화되면서 고용량의 배터리를 더 많이 장착하여 차량 요구조건을 만족 시키고자 하지만, 기존 HEV 및 EV와 달리 고용량의 배터리에서는 급 가감속등 사용자의 악의 사용 조건에 대하여 높은 전류 출력 특성을 나타내며, 이 때 마다 각 부위에서 발생하는 발열 현상은 연결 회로상의 저항 인자로 작용하게 된다.

즉 종래의 기술은 배터리 셀의 가장 인접한 부분의 전압 측정을 목적에 두었다면, 본 발명은 배터리 모듈에서 발생 할 수 있는 저항 인자를 균등하게 분배하여 저항값을 관리하는데 그 목적이 있다.

도 2와 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명은 다수의 셀 모듈과, 상기 셀 모듈을 구성하는 다수의 단위 셀 각각에 배터리 모듈 내 전압 센싱 버스바(1)를 통해 전압을 측정하고, 배터리 모듈의 직, 병렬 회로에서 발열에 의한 저항 인자를 도출하고, 상기 전압 센싱 바를 통한 전압 편차와 상기 저항을 일원화하여 저장하고 관리한다.(저항을 측정하는 것과 전압 편차 측정이 따로 설명되어 있어, 설명에서는 이 둘을 동시에 하는 것으로 하였습니다.)

상기 전압 편차와 저항을 일원화하여 저장하고 관리하는 것은 전장품 미장착 상태에서 관리한다.

왜냐하면, 모든 조립품은 부품 품질로부터 품질 확보가 되기에 배터리 팩(전장품 미장착 상태)에서부터 전압편차를 개선할 수 있는 구조를 적용하여 신뢰성 및 안전성 확보하기 위함이다.

상기 배터리 모듈이 최적상태를 유지하도록 상태를 모니터링 하는 BMS와 차량 제어기가 CAN 통신을 통해 상기 전압 편차와 저항값이 전송된다.

즉, BMS는 배터리가 최적상태를 유지하고 안정적으로 사용되도록 배터리 상태를 모니터링 하며, 차량 제어기와 CAN 통신을 통한 제어를 실시한다.

상기 배터리 모듈에서 일정 거리 이내의 지점의 전압을 측정하여 해당 정보를 BMS로 송출하여 관리하도록 한다.

이하 본 발명의 실시를 위한 방법에 대하여 자세히 설명한다.

본 발명은 발열 예상 부위의 거리를 균등 분배하고, 분배된 발열 예상 부위의 저항 인자를 측정하고 관리하며, 배터리 모듈에서 발생 할 수 있는 저항 인자를 균등하게 분배하여 저항값을 관리한다.

이 때 저항 인자와 더불어 전압 편차를 측정할 수 있으며 다양한 저항 측정 장치와 전압 편차 측정 장치가 사용될 수 있다.

그리고 전압 센싱 버스바를 통해 전압 편차를 측정한다.

차량 제어기와 CAN 통신을 통해 상기 전압 편차와 저항값이 전송되는데, 이러한 통신 방법에만 국한되는 것은 아니다.

본 발명은 상기 배터리 모듈에서 전압 편차와 저항값의 측정 부위를 10 ~ 20 mm로 유지한다.

예를 들어 도 5에 도시된 바와 같이, 개선후 측정 부위를 10 ~ 20 mm로 유지하는 경우 발열에 의한 저항 인자 도출과 거리 균등 분배를 통한 저항 인자 관리가 용이함을 알 수 있다.

1 : 전압 센싱 버스바

Claims (8)

1. 배터리 모듈의 센싱 버스바를 통해 전압측정을 위한 터미널의 저항 규제를 통한 전압 편차 발생 방지 방법에 있어서,
   상기 센싱 버스바에서 발생 할 수 있는 발열 예상 부위의 거리를 균등 분배하는 단계;
   균등 분배된 상기 발열 예상 부위의 저항 인자를 측정하고 관리하는 단계;
   상기 저항 인자를 균등하게 분배하여 저항값을 관리하는 단계;
   상기 배터리 모듈의 상기 전압 센싱 버스바를 통해 전압 편차를 측정하는 단계;
   및
   차량 제어기와 CAN 통신을 통해 상기 전압 편차와 상기 저항값이 전송되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압측정을 위한 터미널의 저항 규제를 통한 전압 편차 발생 방지 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 배터리 모듈에서 전압 편차와 저항값의 측정 부위를 10 ~ 20 mm로 유지하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전압측정을 위한 터미널의 저항 규제를 통한 전압 편차 발생 방지 방법.
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