KR20150090596A - Batterypack comprising control connection part of series type - Google Patents

Batterypack comprising control connection part of series type Download PDF

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KR20150090596A
KR20150090596A KR1020140011443A KR20140011443A KR20150090596A KR 20150090596 A KR20150090596 A KR 20150090596A KR 1020140011443 A KR1020140011443 A KR 1020140011443A KR 20140011443 A KR20140011443 A KR 20140011443A KR 20150090596 A KR20150090596 A KR 20150090596A
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도완석
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주식회사 이랜텍
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Abstract

The present invention provides a battery pack having a series control connection part, which comprises: a plurality of battery cells; slave control parts included in the battery cells, respectively; and a master control part connected with the slave control parts to control the battery cells. The master control part is connected with the slave control part of a first battery cell of the battery cells, and the slave control part of a second battery cell is connected with the slave control part of the first battery cell. Also, the slave control parts of the remaining battery cells adjacent to each other are connected in series. According to the present invention, connections between the master control part included in the entire battery pack and the slave control parts included in the respective battery cells are formed in series, thereby flexibly corresponding to a change in the number of battery cells to form the battery pack.

Description

직렬 제어 연결부를 갖는 배터리팩{BATTERYPACK COMPRISING CONTROL CONNECTION PART OF SERIES TYPE}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a battery pack having a serial control connection,

본 발명은 배터리팩에 관한 것으로서, 마스터제어부와 슬레이브제어부들 간의 연결을 직렬로 구성함으로써, 배터리팩을 구성하기 위한 배터리셀의 갯수 변경에 유연하게 대응할 수 있도록 구성되는 직렬 제어 연결부를 갖는 배터리팩에 관한 발명이다.The present invention relates to a battery pack, and more particularly, to a battery pack having a serial control connection unit configured to be able to flexibly cope with a change in the number of battery cells for constituting a battery pack, by connecting a connection between a master control unit and slave control units in series .

에너지 저장장치로서의 배터리팩은 복수 개의 배터리셀들을 직렬로 연결하여 구성되며, 휴대가능한 특성으로 인해 야외의 LED 조명, 휴대폰 충전, 노트북 충전 및 각종의 다양한 생활가전 장치들에 대한 전력 공급장치로써 이용된다.The battery pack as an energy storage device is constituted by connecting a plurality of battery cells in series, and is used as a power supply device for outdoor LED lighting, mobile phone charging, notebook charging, and various home appliances due to its portable nature .

상기 에너지 저장장치로서의 배터리팩에 포함되는 배터리로서는 최근 리튬 배터리가 주로 이용되는데, 상기 리튬 배터리는 액체 전해질을 이용하는 리튬 이온 배터리와 고체 폴리머를 이용하는 리튬 폴리머 배터리가 있다.As a battery included in the battery pack as the energy storage device, a lithium battery is mainly used. The lithium battery includes a lithium ion battery using a liquid electrolyte and a lithium polymer battery using a solid polymer.

상기 배터리팩은 리튬이온 배터리를 통상 6 개 내외로 직렬 연결하여 하나의 팩의 형태로 구성하여 이용된다.The battery pack is generally used in the form of a single pack by connecting a lithium ion battery in series with about six batteries.

각종 생활가전 장치들에 이용되는 에너지 저장장치는 복수 개의 출력포트부를 마련하여, 각 포트에 연결되는 장치들에 개별적으로 전력을 공급한다.An energy storage device used in various home electrical appliances includes a plurality of output ports, and supplies power to devices connected to each port individually.

그런데, 배터리팩은 전기 용량 또는 사용 용도에 따라 배터리팩 내에 포함되는 배터리셀의 갯수가 변경되어야 하는 경우가 발생된다.However, the number of battery cells included in the battery pack may vary depending on the electric capacity or usage of the battery pack.

그런데, 이러한 경우에 배터리팩 내에 포함되는 배터리셀의 갯수 변경에 따라 제어부의 커넥터 갯수 및 이외의 각종 구성들의 구조를 모두 변경해야 하는 것은 매우 번거로운 작업이 된다. However, in such a case, it is very cumbersome to change the number of connectors of the control unit and the structures of various other structures in accordance with the number of battery cells included in the battery pack.

본 발명의 목적은, 전체 배터리팩에 포함되는 마스터제어부와 각 배터리셀에 포함되는 슬레이브제어부들 간의 연결을 직렬 구조로 구성함으로써, 배터리팩을 구성하기 위한 배터리셀의 갯수 변경에 유연하게 대응할 수 있도록 구성되는 직렬 제어 연결부를 갖는 배터리팩을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a battery pack in which the connection between the master control unit included in the entire battery pack and the slave control units included in each battery cell is configured in a serial structure to flexibly cope with the change in the number of battery cells And a battery pack having a serial control connection part.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 직렬 제어 연결부를 갖는 배터리팩은 복수 개의 배터리셀들과, 상기 배터리셀들에 각각 마련되는 슬레이브제어부와, 상기 슬레이브제어부와 접속되어 상기 복수 개의 배터리셀들을 제어하기 위한 마스터제어부를 포함하며, 상기 마스터제어부와 상기 배터리셀들 중 제 1 배터리셀의 슬레이브제어부와 접속되고, 제 2 배터리셀의 슬레이브제어부가 상기 제 1 배터리셀의 슬레이브제어부와 접속되며, 이후 인접하는 배터리셀의 슬레이브제어부들이 서로 직렬적으로 접속되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a battery pack having a serial control connection unit, the battery pack including a plurality of battery cells, a slave control unit provided for each of the battery cells, Wherein the slave control unit of the second battery cell is connected to the slave control unit of the first battery cell, and the slave control unit of the second battery cell is connected to the slave control unit of the first battery cell, The slave control units of the battery cell are connected to each other in series.

바람직하게는, 상기 마스터제어부에는 제 1 배터리셀의 슬레이브제어부와 접속되기 위한 마스터커넥터부가 설치되며, 상기 복수 개의 배터리셀들의 슬레이브제어부에는 상기 마스터커넥터부 또는 인접하는 슬레이브제어부와 접속되기 위한 슬레이브커넥터부가 설치된다.Preferably, the master control unit is provided with a master connector unit to be connected to the slave control unit of the first battery cell, and the slave control unit of the plurality of battery cells includes a slave connector unit for connecting to the master connector unit or the adjacent slave control unit Respectively.

또한, 상기 마스터제어부는 상기 복수 개의 슬레이브제어부를 통해 상기 배터리셀들의 온도와 전압을 감지하도록 구성될 수 있다.The master controller may be configured to sense the temperatures and voltages of the battery cells through the plurality of slave controllers.

본 발명에 의해, 전체 배터리팩에 포함되는 마스터제어부와 각 배터리셀에 포함되는 슬레이브제어부들 간의 연결을 직렬 구조로 구성함으로써, 전체 배터리팩을 구성하기 위한 배터리셀의 갯수 변경에 유연하게 대응할 수 있다.According to the present invention, the connection between the master control unit included in the entire battery pack and the slave control units included in each battery cell is configured in a serial structure, so that it is possible to flexibly cope with the change in the number of battery cells for constituting the entire battery pack .

첨부의 하기 도면들은, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 이해시키기 위한 것이므로, 본 발명은 하기 도면에 도시된 사항에 한정 해석되어서는 아니 된다.
도 1 은 본 발명에 따른 직렬 제어 연결부를 갖는 배터리팩의 구성도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are included to provide a further understanding of the invention and are incorporated in and constitute a part of this application, illustrate embodiments of the invention and, together with the description, serve to explain the principles of the invention.
1 is a configuration diagram of a battery pack having a serial control connection unit according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어는 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니되며, 발명자는 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절히 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.Prior to this, the terms used in the specification and claims should not be construed in a dictionary sense, and the inventor may, on the principle that the concept of a term can be properly defined in order to explain its invention in the best way And should be construed in light of the meanings and concepts consistent with the technical idea of the present invention.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 존재할 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments shown in the present specification and the drawings are only exemplary embodiments of the present invention, and not all of the technical ideas of the present invention are presented. Therefore, various equivalents It should be understood that water and variations may exist.

도 1 은 본 발명에 따른 직렬 제어 연결부를 갖는 배터리팩의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a battery pack having a serial control connection unit according to the present invention.

본 발명에 따른 직렬 제어 연결부를 갖는 배터리팩은 복수 개의 배터리셀들(10-1, 10-2, 10-3...10-n)과, 상기 배터리셀들(10-1, 10-2, 10-3...10-n)에 각각 마련되는 슬레이브제어부(20-1, 20-2, 20-3...20-n)와, 상기 슬레이브제어부(20-1, 20-2, 20-3...20-n)와 접속되어 상기 복수 개의 배터리셀들(10-1, 10-2, 10-3...10-n)을 제어하기 위한 마스터제어부(30)를 포함하며, 상기 마스터제어부(30)와 상기 배터리셀들(10-1, 10-2, 10-3...10-n) 중 제 1 배터리셀(10-1)의 슬레이브제어부(20-1)와 접속되고, 제 2 배터리셀(10-2)의 슬레이브제어부(20-2)가 상기 제 1 배터리셀(10-1)의 슬레이브제어부(20-1)와 접속되며, 이후 인접하는 배터리셀(10-3...10-n)의 슬레이브제어부(20-3...20-n)들이 서로 직렬적으로 접속되는 것을 특징으로 한다.A battery pack having a serial control connection unit according to the present invention includes a plurality of battery cells 10-1, 10-2, 10-3, ... 10-n and a plurality of battery cells 10-1, 10-2 20-2, 20-3 ... 20-n provided in the slave control units 20-1, 20-2, 20-3, ..., 10-n and the slave control units 20-1, 20-2, And a master control unit 30 connected to the plurality of battery cells 10-1, 10-2, 10-3, ..., 10-n, The slave control unit 20-1 of the first battery cell 10-1 of the master control unit 30 and the battery cells 10-1, 10-2, 10-3 ... 10-n, The slave control unit 20-2 of the second battery cell 10-2 is connected to the slave control unit 20-1 of the first battery cell 10-1, 3 ... 10-n are serially connected to each other.

상기 배터리셀(10-1, 10-2, 10-3...10-n)은 음극시트와 양극시트로 구성되는 전극적층유닛이 금속케이싱 내부에 수용된 형태로 마련되며, 양극단자와 음극단자가 설치된다.The battery cells 10-1, 10-2, 10-3, ... 10-n are provided in such a manner that an electrode lamination unit composed of a negative electrode sheet and a positive electrode sheet is accommodated in the metal casing, Respectively.

상기 배터리셀(10-1, 10-2, 10-3...10-n)은 다양한 종류로 마련될 수 있으며, 예를 들면, 니켈-카드뮴 배터리, 니켈-수소 배터리 또는 리튬이온 배터리로 마련될 수 있다.The battery cells 10-1, 10-2, 10-3, ..., 10-n may be provided in various types, for example, a nickel-cadmium battery, a nickel-hydrogen battery, or a lithium ion battery .

바람직하게는, 상기 배터리셀(10-1, 10-2, 10-3...10-n)은 다른 배터리와 비교시 크기에 비해 대용량 전압의 충전이 가능하고, 충전 후 전원공급이 장시간 동안 지속가능하며, 하나의 배터리로 구성되어 관리가 용이한 리튬이온 배터리로 마련될 수 있다.Preferably, the battery cells 10-1, 10-2, 10-3, ... 10-n are capable of charging a large-capacity voltage in comparison with other batteries in comparison with other batteries, It is sustainable and can be configured as a lithium-ion battery that is easy to manage and configured with one battery.

또는, 상기 배터리셀(10-1, 10-2, 10-3...10-n)은 전해콘덴서와 이차전지의 중간적인 특성을 갖는 에너지저장장치로서 높은 효율, 반영구적인 수명특성을 갖는 전기이중층 커패시터로 마련될 수도 있다.Alternatively, the battery cells 10-1, 10-2, 10-3 ... 10-n are energy storage devices having intermediate characteristics between an electrolytic capacitor and a secondary battery, Layer capacitor.

상기 배터리셀(10-1, 10-2, 10-3...10-n)에는 배터리셀들을 제어하기 위한 슬레이브제어부(20-1, 20-2, 20-3...20-n)들이 각각 설치된다.Slave controllers 20-1, 20-2, 20-3 ... 20-n for controlling battery cells are connected to the battery cells 10-1, 10-2, 10-3 ... 10-n, Respectively.

상기 슬레이브제어부(20-1, 20-2, 20-3...20-n)들은 피시비 기판의 형태로 구성되어 각 배터리셀(10-1, 10-2, 10-3...10-n)에 결합되며, 개별 배터리셀(10-1, 10-2, 10-3...10-n)들에 대한 충방전을 제어하게 된다.The slave controllers 20-1, 20-2, 20-3, ..., 20-n are configured in the form of a PCB, and each of the battery cells 10-1, 10-2, 10-3 ... 10- n to control charging and discharging of the individual battery cells 10-1, 10-2, 10-3 ... 10-n.

또한, 상기 슬레이브제어부(20-1, 20-2, 20-3...20-n)에는 각 배터리셀(10-1, 10-2, 10-3...10-n)들의 온도 및 전압을 감지하기 위한 온도감지부와 전압감지부가 포함된다.Also, the slave controllers 20-1, 20-2, 20-3, ..., 20-n store the temperature of each battery cell 10-1, 10-2, 10-3 ... 10- A temperature sensing unit and a voltage sensing unit for sensing a voltage are included.

상기 마스터제어부(30)는 전체 배터리셀(10-1, 10-2, 10-3...10-n)들의 충전 및 방전을 제어하는 구성으로서, 개별 배터리셀들(C1, C2...Cn)의 전압을 감지하고 충방전 시의 전압을 조절한다.The master control unit 30 controls charging and discharging of all the battery cells 10-1, 10-2, 10-3, ... 10-n. The individual battery cells C1, C2 ... Cn) and controls the voltage at the time of charging and discharging.

상기 마스터제어부(30)는 전체 배터리셀(10-1, 10-2, 10-3...10-n)들을 제어하기 위한 셀제어부와, 제어알고리즘을 저장하기 위한 메모리부와, 배터리셀(10-1, 10-2, 10-3...10-n)들의 전압을 감지하기 위한 셀전압감지부 및 상기 배터리셀(10-1, 10-2, 10-3...10-n)들의 전압을 조절하기 위한 전압조절부를 포함한다.The master control unit 30 includes a cell control unit for controlling all the battery cells 10-1, 10-2, 10-3 ... 10-n, a memory unit for storing the control algorithm, 10-2, 10-3, ... 10-n) for sensing the voltage of the battery cells (10-1, 10-2, 10-3 ... 10-n) And a voltage regulator for regulating the voltages of the transistors.

또한, 상기 배터리셀(10-1, 10-2, 10-3...10-n)들의 온도를 감지하기 위한 셀온도감지부 및 전체 셀들 간의 단락을 방지하기 위한 단락방지부 등을 포함하여 구성될 수 있다.In addition, a cell temperature sensing unit for sensing the temperature of the battery cells 10-1, 10-2, 10-3 ... 10-n, and a short-circuit prevention unit for preventing short-circuiting among all the cells Lt; / RTI >

상기 전압조절부는 상기 배터리셀(10-1, 10-2, 10-3...10-n)들을 충전하기 위해 공급되는 전력을 상기 배터리셀(10-1, 10-2, 10-3...10-n)들의 충전에 적절한 소정의 전압으로 조절하여 공급한다. The voltage regulator supplies power supplied to charge the battery cells 10-1, 10-2, 10-3 ... 10-n to the battery cells 10-1, 10-2, 10-3,. .. 10-n.

상기 배터리셀(10-1, 10-2, 10-3...10-n)들에는 출력되는 전압을 조절하기 위한 방전전압조절부(40)가 연결되며, 상기 방전전압조절부(40)는 출력포트부(50) 내의 출력포트들(1, 2,...n)과 각각 접속된다.The discharge voltage regulator 40 is connected to the battery cells 10-1, 10-2, 10-3, ..., 10-n to control the output voltage, ..., n in the output port portion 50, respectively.

그리하여, 상기 방전전압조절부(40)에 의해 배터리셀로부터 공급되는 전력을 상기 출력포트를 통해 출력되는 소정의 전압으로 변환한다.Thus, the power supplied from the battery cell by the discharge voltage regulator 40 is converted into a predetermined voltage output through the output port.

여기서, 상기 마스터제어부(30) 역시 예를 들어 피시비 기판의 형태로 구성되어 배터리팩 내에 배치되며, 상기 마스터제어부(30) 내에는 첫번째 슬레이브제어부(20-1)와 접속되기 위한 마스터커넥터부(32)가 설치된다.The master control unit 30 is also configured in the form of a PCB for example and disposed in the battery pack. The master control unit 30 includes a master connector unit 32 to be connected to the first slave control unit 20-1 Is installed.

또한, 상기 첫번째 슬레이브제어부(20-1)에도 상기 마스터제어부(30)와 접속되기 위한 슬레이브커넥터부(22-1)가 설치된다.The first slave control unit 20-1 is also provided with a slave connector unit 22-1 for connection with the master control unit 30. [

그리하여, 상기 마스터제어부(30)의 마스터커넥터부(32)와 첫번째 슬레이브제어부(20-1)의 좌측 슬레이브커넥터부(22-1)가 상호 접속됨으로써, 상기 마스터제어부(30)로부터의 제어신호를 첫번째 슬레이브제어부(20-1)로 전송할 수 있다.The master connector 32 of the master control unit 30 and the left slave connector unit 22-1 of the first slave control unit 20-1 are connected to each other so that the control signal from the master control unit 30 To the first slave control unit 20-1.

또한, 상기 첫번째 슬레이브제어부(20-1)에 마련되는 우측 슬레이브커넥터(24-1)와 두번째 슬레이브제어부(20-2)의 좌측 슬레이브커넥터(22-2)가 상호 접속되고, 두번째 슬레이브제어부(20-2)의 우측 슬레이브커넥터(24-2)와 세번째 슬레이브제어부(20-3)의 좌측 슬레이브커넥터(22-3)가 접속된다.The right slave connector 24-1 of the first slave controller 20-1 and the left slave connector 22-2 of the second slave controller 20-2 are connected to each other and the second slave controller 20-2 -2 are connected to the right slave connector 24-2 and the left slave connector 22-3 of the third slave controller 20-3.

상기와 같이, 각 슬레이브제어부(20-1, 20-2, 20-3...20-n)에 마련되는 슬레이브커넥터들(22-1, 24-1, 22-2, 24-2...22-n, 24-n)을 통해 각 슬레이브제어부(20-1, 20-2, 20-3...20-n)들이 직렬적으로 접속된 상태에서, 상기 마스터제어부(30)로부터 상기 배터리셀들(10-1, 10-2, 10-3...10-n)에 대한 제어신호를 전달하도록 구성된다.As described above, the slave connectors 22-1, 24-1, 22-2, 24-2... Provided in the respective slave controllers 20-1, 20-2, 20-3 ... 20- 20-2, 20-3, ..., 20-n are connected in series through a plurality of slave control units 22-n, 24-n, And to transmit control signals for the battery cells 10-1, 10-2, 10-3 ... 10-n.

그리하여, 전체 배터리팩을 구성하기 위한 배터리셀의 갯수에 변동이 있을 경우에도, 슬레이브커넥터를 이웃하는 슬레이브커넥터와 직렬적으로 연결하거나 연결을 해제함으로써 능동적으로 대처가능해진다.
Thus, even when there is a variation in the number of battery cells for constituting the entire battery pack, it becomes possible to actively cope with the slave connector by connecting or disconnecting the slave connector in series with the neighboring slave connector.

이상, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 기술적 사상은 이러한 것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 본 발명의 기술적 사상과 하기 될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 실시가 가능할 것이다.While the present invention has been described with reference to the exemplary embodiments and the drawings, it is to be understood that the technical scope of the present invention is not limited to these embodiments and various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the present invention by those skilled in the art. Various modifications and variations may be made without departing from the scope of the appended claims.

10: 배터리셀
20: 슬레이브제어부
30: 마스터제어부
40: 전압조절부
50: 출력포트부 10: Battery cell
20:
30: Master control section
40:
50: Output port part

Claims (3)

복수 개의 배터리셀들과;
상기 배터리셀들에 각각 마련되는 슬레이브제어부와;
상기 슬레이브제어부와 접속되어 상기 복수 개의 배터리셀들을 제어하기 위한 마스터제어부를 포함하며,
상기 마스터제어부와 상기 배터리셀들 중 제 1 배터리셀의 슬레이브제어부와 접속되고, 제 2 배터리셀의 슬레이브제어부가 상기 제 1 배터리셀의 슬레이브제어부와 접속되며, 이후 인접하는 배터리셀의 슬레이브제어부들이 서로 직렬적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 직렬 제어 연결부를 갖는 배터리팩.A plurality of battery cells;
A slave controller provided in each of the battery cells;
And a master control unit connected to the slave control unit and controlling the plurality of battery cells,
The slave control unit of the second battery cell is connected to the slave control unit of the first battery cell, and the slave control units of the adjacent battery cells are connected to the slave control unit of the first battery cell among the master control unit and the battery cells, And the battery pack is connected in series. 제 1 항에 있어서,
상기 마스터제어부에는 제 1 배터리셀의 슬레이브제어부와 접속되기 위한 마스터커넥터부가 설치되며, 상기 복수 개의 배터리셀들의 슬레이브제어부에는 상기 마스터커넥터부 또는 인접하는 슬레이브제어부와 접속되기 위한 슬레이브커넥터부가 설치되는 것을 특징으로 하는 직렬 제어 연결부를 갖는 배터리팩.The method according to claim 1,
The master control unit is provided with a master connector unit for connecting to a slave control unit of the first battery cell and a slave connector unit for connecting the master connector unit or the adjacent slave control unit to the slave control unit of the plurality of battery cells. Wherein the battery pack has a serial control connection portion. 제 2 항에 있어서,
상기 마스터제어부는 상기 복수 개의 슬레이브제어부를 통해 상기 배터리셀들의 온도와 전압을 감지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 직렬 제어 연결부를 갖는 배터리팩.3. The method of claim 2,
Wherein the master control unit is configured to detect a temperature and a voltage of the battery cells through the plurality of slave control units.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20180007560A (en) * 2016-07-13 2018-01-23 주식회사 엘지화학 Connecting board and battery pack including the same

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