KR20170088530A - An Power supply system of Electric drive multiplexing battery pack - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a power supply system of multiplexing battery packs for an electric driving device. More specifically, the power supply system of multiplexing battery packs for an electric driving device comprises: the battery packs supplying power to the electric driving device, each of which is independently connected in a parallel structure; a load portion operating the electric driving device by applying power supplied from the battery packs to the electric driving device; a charge portion connected in a parallel structure with the battery packs and charging the same; a dashboard displaying state values of each of the battery packs via the battery packs and CAN communication; a smartphone identifying state information of each of the battery packs via Bluetooth communication with the dashboard; and a control server storing the state information of each of the battery packs via Wi-Fi communication with the smartphone. Accordingly, by multiplexing existing battery packs, the electric driving device is operated using normally operating battery packs even if there is a problem with a specific battery pack, BMS primarily performs a balancing operation of each cell, the balancing operation is secondarily performed by the parallel structure between the battery packs, thereby being able to stably supply voltage and enhancing performance of the battery and extending the battery life, and state valve information of the battery packs is provided via the dashboard and the smart phone, thereby facilitating management of the battery packs.

Description

전기구동장치의 다중화 배터리팩 전원공급시스템{An Power supply system of Electric drive multiplexing battery pack}[0001] The present invention relates to an electric power supply system,

본 발명은 전기구동장치의 다중화 배터리팩 전원공급시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기구동장치의 리듐전지 배터리팩을 병렬구조로 다중화하여 배터리팩의 밸런싱이 되어 배터리팩의 출력을 보장하고, 한 개의 배터리팩의 문제 발생시 다른 배터리팩을 구동하여 배터리팩의 교체 또는 수리 전 지속적인 사용이 가능하고 안정적인 전원을 공급할 수 있어 배터리의 수명을 연장할 수 있는 전기구동장치의 다중화 배터리팩 전원공급시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a multiplexed battery pack power supply system of an electric drive apparatus, and more particularly, to a lithium ion battery pack in which a lithium battery battery pack of an electric drive apparatus is multiplexed in a parallel structure to balance the battery pack, A plurality of battery pack power supply systems for driving the other battery packs in the event of a problem of the battery packs, capable of continuously using the battery packs before replacement or repairing, and capable of supplying stable power, will be.

또한, 본 발명은 전기구동장치의 배터리팩 사용에 따라 배터리팩의 상태 및 에러를 BMS(Battery Management System)에서 측정 및 검출하여 CAN 통신을 통해 계기판에 디스플레이함으로써 사용자가 계기판에서 인지하거나 Bluetooth 통신을 통해 스마트폰으로도 전송, 확인 가능하며 이 정보를 관리자 서버에 전송하여 관리자의 정확한 상황판단을 통한 빠른 서비스가 가능한 전기구동장치의 다중화 배터리팩 전원공급시스템에 관한 것이다.
In addition, according to the present invention, the status and error of the battery pack can be measured and detected by a battery management system (BMS) according to the use of the battery pack of the electric driving device, and displayed on the instrument panel through CAN communication, The present invention relates to a power supply system for a multiplexed battery pack of an electric driving device capable of transmitting and confirming a smart phone and transmitting this information to a manager server to enable fast service through an accurate situation determination of an administrator.

일반적으로, 각종 물품, 중량물을 운반하기 위한 수단으로 전기구동장치가 많이 사용되고 있다. 전기구동장치는 기존 운반차에 배터리, 모터, 컨트롤러, 기계 장치 및 제어 장치 등을 장착하여 전기의 힘으로 구동하게 되는데, 현재 많은 곳에서 배터리를 이용한 기기가 사용되어지고 있다. 스마트폰, 노트북 등 휴대용 전자기기부터 배터리를 이용한 충전 가능한 전기차 등 배터리를 이용한 물품들이 사용되어지고 있는 상황에서 배터리의 성능이 전체 기기의 성능을 가늠할 수 있는 척도가 되고 있다. 2. Description of the Related Art Generally, electric driving apparatuses are widely used as means for conveying various articles and heavy objects. The electric drive system is driven by electric power by attaching a battery, a motor, a controller, a mechanical device and a control device to a conventional vehicle, and battery-operated devices are used in many places. The performance of the battery is a measure of the performance of the entire device in the situation where the battery is used such as a portable electronic device such as a smart phone and a notebook, and a chargeable electric car using a battery.

대용량의 배터리를 사용하기 위해서 배터리 셀 또는 팩을 여러개의 직병렬 연결을 통한 배터리 팩 형태의 이차전지로 사용하고 있다. 배터리 팩 형태를 구성하는 방법에는 배터리 셀의 양극과 음극 단자에 니켈 극판을 대어서 점(spot) 용접을 하는 경우와 배터리 셀들을 고정 할 수 있는 구조물과 배터리 셀 간의 양극 단자들을 니켈 극판 등을 연결 및 고정 시켜서 배터리 셀을 포함한 배터리 팩을 제작하는 경우가 있다. In order to use a large capacity battery, a battery cell or a pack is used as a battery pack type secondary battery through a plurality of serial-parallel connections. Methods for constructing the battery pack type include a case where spot welding is performed by placing a nickel electrode plate on the anode and cathode terminals of the battery cell, a structure capable of fixing the battery cells, and a case where the anode terminals between the battery cells are connected to the nickel electrode plate, So that a battery pack including a battery cell is manufactured.

일반적으로, 전기구동장치에서 배터리를 사용하게 되는데 이 배터리에 문제가 발생하게 되면 전기구동장치는 정지하게 된다. 이러한 문제는 전동카트, 전동차, 전기자동차에서는 큰 문제로 발생하게 된다. Generally, a battery is used in an electric driving device. When a problem occurs in the battery, the electric driving device is stopped. These problems are caused by a large problem in electric carts, electric trains and electric vehicles.

통상적으로 이차전지는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리, 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 이차전지는 적용되는 외부기기의 종류에 따라 단일 전지의 형태로 사용되기도 하고, 다수의 전지들을 연결하여 하나의 단위로 묶은 전지 모듈의 형태로 사용하게 되는데, 엔진 시동을 위한 고출력을 낼 수 있는 출력 특성과 잦은 시동에도 불구하고 충, 방전특성이 강건하게 유지되고, 장 수명이 보장되어야 한다. Generally, a secondary battery is a battery capable of charging and discharging, unlike a primary battery which can not be charged. The secondary battery is used in the form of a single battery according to the type of the external device to be applied and in the form of a battery module in which a plurality of batteries are connected and bundled into one unit. Despite the characteristics and frequent start-up, the charging and discharging characteristics must be maintained firmly and the service life must be guaranteed.

즉, 도로에서 주행 중에 배터리팩의 특정 원인으로 인한 문제로 출력이 나오지 않아 정지하게 된다면 갑작스러운 정지와 더불어 움직이는 것이 불가능하기 때문에 사고의 위험이 크며 문제처리가 힘들게 된다. In other words, if there is a problem caused by a specific cause of the battery pack while driving on the road, and the output is not outputted, it is impossible to move with sudden stoppage.

일반적으로 전기구동장치에는 배터리팩 1개가 사용되게 된다. 이러한 배터리팩은 다양한 원인으로 인하여 전원공급이 중단되어 전기구동장치가 중단되어 배터리팩의 수리 및 교체 전까지는 더 이상의 사용이 불가능한 문제가 발생한다. 전기자동차 등에서 이러한 현상이 나오게 되면 인명 사고발생으로 이어질 수 있다. 또한, 배터리팩은 사용 조건 및 제어에 따라서 수명이 결정되게 되는데 결정 되는 요인 중에서 배터리의 밸런스가 있으며 이는 중요한 요인이다.Generally, one battery pack is used for the electric driving device. Such a battery pack is disrupted due to various causes, and the electric drive unit is interrupted, which results in a problem that the battery pack can no longer be used until the battery pack is repaired or replaced. If such phenomena occur in electric vehicles, it can lead to human accidents. Also, the battery pack is determined by the service conditions and the service life of the battery pack.

따라서, 본 발명은 전기구동장치에 사용되는 배터리팩의 밸런싱과 통신을 통한 관리를 통하여 성능 및 수명 향상을 시킬수 있는 전기구동장치의 배터리팩의 구조 및 장치를 제공하기 위해 본 발명을 제안한다.
Accordingly, the present invention proposes the present invention to provide a structure and an apparatus of a battery pack of an electric driving device capable of improving performance and lifetime through balancing and communication through a battery pack used in an electric driving device.

1. 셀 홀더(Cell Holder) (특허출원번호 제10-2012-0011174호)1. Cell Holder (Patent Application No. 10-2012-0011174) 2. 2차 전지용 배터리팩(A BATTERY PACK FOR SECONDARY BATTERY) (특허출원번호 제10-2007-0002135호)2. A BATTERY PACK FOR SECONDARY BATTERY (Patent Application No. 10-2007-0002135)

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 전기구동장치의 리듐전지 배터리팩을 병렬구조로 다중화하여 배터리팩의 밸런싱이 되어 배터리팩의 출력을 보장하고, 한 개의 배터리팩의 문제 발생시 다른 배터리팩을 구동하여 배터리팩의 교체 또는 수리 전 지속적인 사용이 가능하고 안정적인 전원을 공급할 수 있어 배터리의 수명을 연장할 수 있는 전기구동장치의 다중화 배터리팩 전원공급시스템을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and its object is to provide a lithium battery battery pack of an electric driving device that is multiplexed in a parallel structure to balance the battery pack to assure the output of the battery pack, The present invention provides a multi-battery pack power supply system of an electric driving device that can continuously use other battery packs when the battery pack is generated and can continuously use the battery packs before repairing or repairing the battery packs,

또한, 본 발명은 전기구동장치의 배터리팩 사용에 따라 배터리팩의 상태 및 에러를 BMS(Battery Management System)에서 측정 및 검출하여 CAN통신을 통해 계기판에 디스플레이함으로써 사용자가 계기판에서 인지하거나 Bluetooth 통신을 통해 스마트폰으로도 전송, 확인 가능하며 이 정보를 관리자 서버에 전송하여 관리자의 정확한 상황판단을 통한 빠른 서비스가 가능한 전기구동장치의 다중화 배터리팩 전원공급시스템을 제공하는데 있다.
In addition, according to the present invention, the status and error of the battery pack can be measured and detected by a battery management system (BMS) according to the use of the battery pack of the electric driving device, and displayed on the instrument panel through CAN communication, The present invention also provides a power supply system for a multiplexed battery pack of an electric driving device, which can transmit and confirm the electric power to a smart phone and transmit the information to a manager server to enable a fast service through an accurate situation determination of an administrator.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전기구동장치의 다중화 배터리팩 전원공급시스템는 전기구동장치에 전원을 공급하며, 각각 독립적인 형태이고 병렬구조로 연결되는 다수개의 배터리 팩, 상기 배터리 팩에서 제공되는 전원을 이용하여 전기구동장치를 동작하는 부하부, 상기 부하부와 병렬연결 구조를 가지고, 필요에 따라 상기 배터리 팩의 전원을 공급하는 충전부, 상기 배터리 팩과 CAN 통신을 통해 각 배터리 팩의 상태값을 디스플레이하는 대쉬보드(Dashboard), 상기 대쉬보드(Dashboard)와 Bluetooth 통신을 통해 각 배터리 팩의 상태정보를 확인하는 스마트 폰 및 상기 스마트 폰과 와이파이(Wi-Fi) 무선통신을 통해 각 배터리 팩의 상태정보를 저장하는 관리서버를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a power supply system for a multiplexed battery pack of an electric drive system, comprising: a plurality of battery packs, each of which supplies power to an electric drive device, A charging unit that has a parallel connection structure with the load unit and that supplies power to the battery pack when necessary, and a charging unit that supplies electric power to the battery pack through CAN communication with the battery pack, A smartphone for confirming status information of each battery pack through Bluetooth communication with the dashboard, and a smartphone for confirming status information of each battery pack through Wi-Fi wireless communication with the smartphone. And a management server for storing status information of the battery pack.

이때, 본 발명의 실시예에 따른 전기구동장치의 다중화 배터리팩 전원공급시스템는 상기 배터리 팩은 상기 다중화 배터리팩의 전압, 전류, 온도 등의 상태를 측정하고 충, 방전을 제어하며 CAN통신을 이용하여 각 배터리 팩의 상태 값을 확인하는 BMS(Battery Management System), 전기구동장치 구동 및 충전기 등의 요소로 인한 배터리 팩의 상태에 따른 전원을 On, Off로 전환하는 Power Module로 구성되는 것을 특징으로 한다.At this time, in the multiplexed battery pack power supply system of the electric driving apparatus according to the embodiment of the present invention, the battery pack measures the state of voltage, current, temperature, etc. of the multiplexed battery pack, controls charging and discharging, And a power module for turning on / off the power according to the state of the battery pack due to factors such as a BMS (Battery Management System) for checking the state value of each battery pack, an electric driving device driving and a charger, and the like .

또한, 본 발명의 실시예에 따른 전기구동장치의 다중화 배터리팩 전원공급시스템는 상기 배터리팩을 다중화하여 특정 배터리팩의 문제가 발생하여도 정상동작하는 배터리팩을 통하여 전기구동장치를 동작시키며, BMS에서 1차적으로 각 셀의 밸런싱 동작을 하고 배터리 팩간의 병렬 구조로 인한 2차 밸런싱 동작이 이루어지도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
In addition, the multiplexed battery pack power supply system of the electric driving apparatus according to the embodiment of the present invention operates the electric driving apparatus through the battery pack normally operating even when a problem occurs in the specific battery pack by multiplexing the battery pack, The balancing operation of each cell is performed first, and the secondary balancing operation is performed due to the parallel structure of the battery packs.

본 발명에 따른 전기구동장치의 다중화 배터리팩 전원공급시스템은 전기구동장치의 리듐전지 배터리팩을 병렬구조로 다중화하여 배터리팩의 밸런싱이 되어 배터리팩의 출력을 보장하고, 한 개의 배터리팩의 문제 발생시 다른 배터리팩을 구동하여 배터리팩의 교체 또는 수리 전 지속적인 사용이 가능하고 안정적인 전원을 공급할 수 있어 배터리의 수명을 연장할 수 있는 효과를 제공한다.The multiplexed battery pack power supply system of the electric drive apparatus according to the present invention is a system in which the lithium battery battery packs of the electric drive apparatus are multiplexed in a parallel structure to balance the battery packs to assure the output of the battery packs, The battery pack can be driven continuously, and the battery pack can be continuously used before replacement or repair of the battery pack.

또한, 본 발명에 따른 전기구동장치의 다중화 배터리팩 전원공급시스템은 전기구동장치의 배터리팩 사용에 따라 배터리팩의 상태 및 에러를 BMS(Battery Management System)에서 측정 및 검출하여 CAN통신을 통해 계기판에 디스플레이하여 신속한 대처가 가능하고, Bluetooth 통신을 통해 스마트폰으로도 전송, 확인 가능하며 이 정보를 관리자 서버에 전송하여 관리자의 정확한 상황판단을 통한 빠른 서비스가 가능한 효과를 제공한다.In addition, the power supply system of the multiplexed battery pack of the electric drive apparatus according to the present invention measures and detects the state and error of the battery pack according to the use of the battery pack of the electric drive apparatus by the BMS (Battery Management System) It is also possible to transmit the information to the smartphone through Bluetooth communication and to transmit the information to the manager server to provide a quick service through the determination of the accurate situation of the manager.

또한, 본 발명에 따른 전기구동장치의 다중화 배터리팩 전원공급시스템은 전기구동장치에 사용되는 배터리팩의 충.방전시 밸런싱과 배터리팩의 상태 및 에러 검출시 CAN, Bluetooth, Wi-Fi 통신을 이용하여 배터리팩의 원활한 전원 공급과 배터리팩의 수명을 증가 시키며 각 배터리팩의 상태 확인 및 지속적인 관리가 용의하고, 부하에 대해 능동적으로 대처가 가능한 효과를 제공한다.In addition, the power supply system for the multiplexed battery pack of the electric drive apparatus according to the present invention uses CAN, Bluetooth, and Wi-Fi communication when balancing the charge and discharge of the battery pack used in the electric drive apparatus and detecting the status and error of the battery pack. Thereby increasing the life of the battery pack, ensuring the status of each battery pack, and enabling continuous management of the battery pack.

또한, 본 발명에 따른 전기구동장치의 다중화 배터리팩 전원공급시스템은 기존의 배터리팩을 다중화 함으로써 특정 배터리팩의 문제가 발생하여도 정상동작하는 배터리팩을 통하여 전기구동장치를 동작시키며, BMS에서 1차적으로 각 셀의 밸런싱 동작을 하고 배터리 팩간의 병렬 구조로 인한 2차 밸런싱 동작이 가능하여 안정적인 전압공급이 가능하여 배터리 성능 및 수명 향상을 시키고, DashBoard 및 Smart Phone을 통한 배터리팩의 상태 값 정보를 제공받아 관리가 용이한 효과를 제공한다.
In addition, the multiplexed battery pack power supply system of the electric drive apparatus according to the present invention operates the electric drive apparatus through the normal battery pack even if a problem occurs in the specific battery pack by multiplexing the existing battery pack, Balancing operation of each cell is possible and secondary balancing operation can be performed due to the parallel structure between battery packs, so that it is possible to supply stable voltage, thereby improving battery performance and lifespan, and providing status information of battery pack through DashBoard and Smart Phone And provides an easy management effect.

도 1에는 본 발명의 실시예에 따른 전기구동장치의 다중화 배터리팩 전원공급시스템의 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 전기구동장치의 다중화 배터리팩 전원공급시스템의 배터리 병렬구조에 따른 전원 흐름도
도 3은 본 발명에 따른 전기구동장치의 다중화 배터리팩 전원공급시스템의 배터리 상태에 따른 에러 검출 흐름도1 is a block diagram of a multiplexed battery pack power supply system of an electric drive system according to an embodiment of the present invention.
2 is a power flow diagram according to a battery parallel structure of a power supply system for a multiplexed battery pack of an electric drive apparatus according to the present invention.
3 is a flowchart of an error detection process according to the battery state of the multiplexed battery pack power supply system of the electric drive apparatus according to the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a detailed description of preferred embodiments of the present invention will be given with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

첨부된 도 1은 본 발명의 전기구동장치의 다중화 배터리팩 전원공급시스템의 블록도로서 전체적인 전원의 흐름을 확인 가능하다.FIG. 1 is a block diagram of a power supply system for a multiplexed battery pack of an electric drive apparatus according to the present invention.

도 1에는 본 발명의 실시예에 따른 전기구동장치의 다중화 배터리팩 전원공급시스템의 구성도를 나타낸다. 본 발명에 따른 전기구동장치의 다중화 배터리팩 전원공급시스템은 크게 다수개의 배터리 팩(100,200), 부하부(300), 충전부(400), 대쉬보드(Dashboard)(500), 스마트 폰(600) 및 관리서버(700)를 포함하여 구성된다. 이하, 첨부된 도 1을 참조하여 전기구동장치의 다중화 배터리팩 전원공급시스템의 세부구성을 살펴보면, 다수개의 배터리 팩(100,200)은 전기구동장치에 전원을 공급하는 것으로 독립적인 형태의 팩이 병렬 구조로 연결된다.1 is a block diagram of a power supply system for a multiplexed battery pack of an electric drive system according to an embodiment of the present invention. The power supply system for a multiplexed battery pack of the electric driving apparatus according to the present invention is mainly composed of a plurality of battery packs 100 and 200, a load unit 300, a charging unit 400, a dashboard 500, a smart phone 600, And a management server 700. 1, a detailed configuration of a power supply system for a multiplexed battery pack of an electric drive apparatus will be described. A plurality of battery packs 100 and 200 supply power to an electric drive apparatus, Lt; / RTI >

즉, 상기 전기구동장치의 구동을 위한 전원을 공급하기 위해 상기 부하부(300)와 연결되는 배터리팩(100, 200)은 병렬 구조로 구성된다.That is, the battery packs 100 and 200 connected to the load unit 300 for supplying power for driving the electric driving apparatus are configured in a parallel structure.

본 발명은 배터리 팩(100,200)을 두개로 명시하여 제시하지만 사용에 따라 다수개의 배터리 팩이 각각 병렬연결구조로 형성되어 사용할 수 있다.Although two battery packs 100 and 200 are explicitly shown in the present invention, a plurality of battery packs may be formed in parallel with each other according to use.

상기 부하부(300)는 상기 전기구동장치 구동을 위해 배터리 팩(100)에서 충전된 전원을 전기구동장치의 전원으로 사용되고, 상기 충전부(400)는 상기 배터리팩(100)에 충전이 필요한 경우 필요전원을 충전한다.The load unit 300 is used as a power source of the electric drive unit for the electric power charged in the battery pack 100 for driving the electric drive unit and the charging unit 400 is used when the battery pack 100 needs to be charged Charge the power supply.

한편, 상기 부하부(300)는 상기 전기구동장치의 구동에 필요한 모든 전력을 나타내며, 이 전력은 제 1 배터리팩(100)과 제 N 배터리 팩(200)에서 공급 받는다.Meanwhile, the load unit 300 indicates all the power required for driving the electric driving apparatus. The electric power is supplied from the first battery pack 100 and the Nth battery pack 200.

상기 대쉬보드(Dashboard)(500)는 상기 배터리 팩(100, 200)과 CAN 통신을 통해 각 배터리 팩의 전압, 전류, 온도, 오류코드, BMS on/off 상태, 전기구동장치의 각종 스위치 동작 상태를 표시한다. The dashboard 500 communicates with the battery packs 100 and 200 through CAN communication to check the voltage, current, temperature, error code, BMS on / off state of each battery pack, .

상기 스마트 폰(600)은 상기 대쉬보드(Dashboard)(500)와 Bluetooth 통신을 통해 각 배터리 팩(100, 200)의 충.방전 상태정보 또는 에러발생에 따른 상태값 등을 확인할 수 있다.The smartphone 600 can check charge / discharge status information of the battery packs 100 and 200 or state values according to an error occurrence through the Bluetooth communication with the dashboard 500.

또한, 상기 관리서버(700)는 상기 스마트 폰(600)과 와이파이(Wi-Fi) 무선통신을 통해 각 배터리 팩의 전압, 전류, 온도 등의 상태정보를 저장 및 열람이 가능하다.The management server 700 can store and read status information such as voltage, current, and temperature of each battery pack through Wi-Fi wireless communication with the smartphone 600.

한편, 상기 배터리 팩(100,200)은 배터리(110,210), FUSE(120,220), BMS(130,230) 및 Power module(140,240)을 포함하여 구성되고, BMS(110,210)은 전압검출부(131,231), CPU(132,232), RS232(133,233), CAN(134,234), 충.방전 제어부(135,235) 및 전류검출부(136)를 더 포함하여 구성된다. 이하, 각 구성의 특징 및 동작을 살펴보면, 상기 BMS(130,230)은 상기 다중화 배터리팩(100,200)의 전압, 전류, 온도 등의 상태를 측정하고 충, 방전을 제어하며 CAN통신을 이용하여 각 배터리 팩의 상태 값을 확인하고, 상기 Power Module(140,240)은 상기 각 BMS(130,230)의 배터리의 상태에 따른 제어신호를 받아 전원의 On, Off 동작을 한다.The battery packs 100 and 200 include batteries 110 and 210, fuses 120 and 220, BMSs 130 and 230 and power modules 140 and 240. The BMSs 110 and 210 include voltage detectors 131 and 231, CPUs 132 and 232, , RS 232 (133, 233), CAN 134, 134, charge / discharge control units 135, 235, and current detection unit 136. The BMS 130 and 230 measure the states of the voltage, current, and temperature of the multiplexed battery packs 100 and 200, and control charge and discharge of the multiplexed battery packs 100 and 200, And the power modules 140 and 240 receive a control signal according to the state of the battery of each of the BMSs 130 and 230 to perform power on and off operations.

상기 Power Module(140,240)은 Main 전원을 On, Off 동작하기 위한 MOSFET와 전류를 측정하기 위한 전류센서로 구성된다.The power modules 140 and 240 include a MOSFET for turning the main power on and off and a current sensor for measuring the current.

본 발명은 기존의 배터리팩을 다중화 함으로써 특정 배터리팩의 문제가 발생하여도 정상동작하는 배터리팩을 통하여 전기구동장치를 동작시키며, BMS에서 1차적으로 각 셀의 밸런싱 동작을 하고 배터리 팩간의 병렬 구조로 인한 2차 밸런싱 동작을 하게 하는 구조를 통한 성능 및 수명 향상을 시키고, DashBoard 및 Smart Phone을 통한 배터리팩의 상태 값 정보를 제공받아 관리를 하게 된다.The present invention can operate the electric driving device through a battery pack that operates normally even when a problem occurs in a specific battery pack by multiplexing an existing battery pack, perform balancing operation of each cell primarily in the BMS, And it provides the status information of the battery pack through the DashBoard and the Smart Phone and manages it.

보다 세부적으로 상기 배터리 팩(100,200)은 도 1에 도시된 바와 같이 다수의 배터리(110, 210)와 FUSE(120, 220), BMS(130, 230), Power Module(140, 240)로 이루어진다. More specifically, as shown in FIG. 1, the battery packs 100 and 200 include a plurality of batteries 110 and 210, fuses 120 and 220, BMSs 130 and 230, and power modules 140 and 240.

상기 배터리 팩(100,200)은 개별의 FUSE(120, 220), Power Module(140, 240)과 각각 연결되어 독립적인 배터리 팩의 구조를 갖는다.The battery packs 100 and 200 are connected to the respective fuses 120 and 220 and the power modules 140 and 240, respectively, to have independent battery pack structures.

이하에서는 제1 BMS(130)의 세부 구성 및 동작을 살펴보면, 전압검출부(131)은 제1 배터리(110)의 전체 및 개별 전지의 상태 값을 측정하고, CPU(132)는 제1 BMS(130)의 정보에 따른 전체적인 명령 및 데이터 수집을 진행하고, RS232(133)는 사용자가 PC를 이용하여 배터리의 상태를 확인 할 수 있고, CAN(134)은 상기 대쉬보쉬보드(Dashhboard)(500)와 통신을 통해 배터리 팩(100)의 배터리 팩의 상태값을 전송하고, 상기 충.방전 제어부(135)는 상기 CPU(132)의 제어신호에 따라 제1 배터리(100)의 충, 방전을 제어하며, 전류검출부(136)는 CPU(132)와 연동되며, 제1 Power Module(140)에 연결되어 제1 배터리(110)의 전류값을 측정한다.
Hereinafter, the detailed configuration and operation of the first BMS 130 will be described. The voltage detector 131 measures the state values of the entire first battery 110 and the individual batteries, and the CPU 132 measures the state values of the first BMS 130 The RS 232 (133) can check the status of the battery using the PC, and the CAN 134 can communicate with the dashboard 500 The charge / discharge control unit 135 controls the charge / discharge of the first battery 100 according to the control signal of the CPU 132, The current detector 136 is interlocked with the CPU 132 and is connected to the first power module 140 to measure the current value of the first battery 110.

상기 전압검출부(131)는 제1 배터리(110)의 전체 전압과 셀 간의 전압을 측정하며, 온도센서를 이용하여 제1 배터리(110)의 온도를 측정하여 측정된 정보를 CPU(132)로 전송한다. The voltage detector 131 measures the total voltage of the first battery 110 and the voltage between the cells, measures the temperature of the first battery 110 using the temperature sensor, and transmits the measured information to the CPU 132 do.

상기 전류검출부(136)는 제1 Power Module(140)에 있는 센서에 연결되어 배터리팩의 전체 전류를 측정하여 측정된 정보를 CPU(132)로 전송하고, CPU(132)는 전송받은 데이터를 수집 및 판단을 한다. 현재 배터리팩의 상태에 따라서 충, 방전 제어부(135)에 명령을 다르게 준다. 충, 방전 제어부(135)는 제1 Power Module(140)와 연결되어 있으며 신호를 주어 배터리팩의 충, 방전을 제어하는 역할을 한다. CPU(132)에서 수집된 데이터는 통신을 이용하여 RS232(133)와 CAN(134)로 송출한다.The current detector 136 is connected to a sensor in the first power module 140 to measure the total current of the battery pack and transmits the measured information to the CPU 132. The CPU 132 collects the received data And makes a judgment. The charging and discharging control unit 135 is instructed differently according to the current state of the battery pack. The charge and discharge control unit 135 is connected to the first power module 140 and provides a signal to control charging and discharging of the battery pack. The data collected by the CPU 132 is transmitted to the RS 232 (133) and the CAN (134) using communication.

상기 제1 Power Module(140)는 충, 방전 제어부(135)의 신호를 받아 동작하게 되며 FET 및 Relay를 구동하게 된다. 또한, 전류 센서가 있어 전체적인 배터리팩의 전류를 측정하여 전류검출부(136)로 전송한다.The first power module 140 receives the signal from the charge and discharge controller 135 and operates the FET and the relay. In addition, a current sensor measures the current of the battery pack as a whole and transmits it to the current detector 136.

Load(300)은 전기구동장치의 부하를 나타내는 것이며 동작하게 되면 배터리팩이 방전된다. Charger(400)은 배터리팩을 충전시켜주는 충전기를 나타내며 동작하게 되면 배터리팩이 충전된다. The load 300 indicates a load of the electric driving device, and when the battery 300 is operated, the battery pack is discharged. The charger (400) indicates a charger that charges the battery pack. When the battery pack is operated, the battery pack is charged.

상기와 같이 제N BMS(230)도 제1 BMS(130)와 동일한 구성 및 동작을 하게 된다.As described above, the N-th BMS 230 also has the same configuration and operation as the first BMS 130.

한편, 상기 대쉬보드Dashboard(500)은 CAN(134)을 통하여 배터리팩의 정보를 전달받으며 이때 사용된 통신방법은 CAN통신이다. CAN통신을 이용하기 때문에 Dashboard(500)에는 통신모듈(CAN)(510)을 사용한다. 즉, 상기 CAN통신을 통해 수신된 정보는 디스플레이부(520)에 전압, 전류, 온도, 에러코드 등의 상태가 표시되어 사용자에게 제공된다. 상기 통신모듈(Bluetooth)(530)를 이용하여 블루투스 통신을 하여 Smart Phone(600)과 연동하게 되고, 해당 대쉬보드Dashboard(500)에 수신된 정보를 전송하게 된다.Meanwhile, the dashboard Dashboard 500 receives the information of the battery pack via the CAN 134, and the communication method used at this time is the CAN communication. Because it uses CAN communication, communication module (CAN) (510) is used for Dashboard (500). That is, the information received through the CAN communication is displayed to the user on the display unit 520 by displaying the status such as voltage, current, temperature, error code, and the like. Bluetooth communication is performed by using the communication module (Bluetooth) 530 and is interlocked with the Smart Phone 600, and the received information is transmitted to the dashboard Dashboard 500.

한편, 상기 스마트 폰(600)은 통신모듈(Buletooth)(610)와 통신모듈(Wi-Fi)(620)를 이용하며 배터리팩의 정보를 수신 및 송신을 가능하도록 한다. 최종적으로 정보는 통신모듈(Wi-Fi)(620)을 통하여 관리서버(700)에 전송하게 된다. 상기 관리서버(700)는 배터리팩들의 정보를 열람가능하다. 이러한 정보를 열람하기 때문에 관리자는 현재 배터리팩의 상태 확인이 가능하며 조기대처가 가능하다.
Meanwhile, the smartphone 600 uses a communication module (Bluetooth) 610 and a communication module (Wi-Fi) 620 to enable reception and transmission of information of the battery pack. Finally, the information is transmitted to the management server 700 through a communication module (Wi-Fi) 620. The management server 700 can read information on battery packs. Since this information is read, the administrator can check the status of the battery pack at present and can cope early.

첨부된 도 2는 본 발명에 따른 전기구동장치의 다중화 배터리팩 전원공급시스템의 배터리 병렬구조에 따른 전원 흐름도를 나타내는데, 이하, 도 1 내지 도 2를 참조하여 전원의 이동 흐름를 살펴보면, 상기 배터리팩(100,200)이 동작하게 되면 BMS(130,230)에서 Battery Error 여부를 확인하고(S110) 이상 검출이 되지 않을 경우 부하부(300) 및 충전부(400)에서 충, 방전을 동작(S130)하게 된다.FIG. 2 is a power flow diagram according to a battery parallel structure of a multiplexed battery pack power supply system of an electric drive apparatus according to the present invention. Referring to FIGS. 1 and 2, 100 and 200 are operated, the BMSs 130 and 230 check for a battery error (S110). If the abnormality is not detected, the load unit 300 and the charging unit 400 perform charge and discharge operations (S130).

만약, BMS(130,230)에서 Battery Error가 검출되게 되면 충.방전 제어부(135)는 CPU(132)의 제어신호에 따라 충, 방전을 off(120) 신호를 Power Module(140,240)로 전송하게 된다.When a battery error is detected in the BMSs 130 and 230, the charge and discharge controller 135 transmits an off signal 120 to the power modules 140 and 240 in response to a control signal from the CPU 132.

한편, 충, 방전 On이 된 이후로는 전압 차이에 의한 에너지가 이동하게 되는데, 제1 배터리 팩(100)의 전압인 V1과 제N 배터리 팩(200)의 전압인 VN을 비교하여 V1이 크면(S140) 제1 배터리(110)인 B1에서 제N 배터리(210)인 BN으로 에너지가 이동하게 된다.(S150) 이후 점차적으로 B1과 BN의 전압이 비슷 또는 동일하게 된다. On the other hand, since the charge and discharge On the there is the movement of energy due to the voltage difference, by comparing the voltage of V N of the first battery pack voltage is V 1 and the N-th battery pack 200 of the (100) V 1 , the energy is transferred from the first battery 110 to the BN, which is the Nth battery 210 (S140). Then, the voltages of B1 and BN gradually become equal to or equal to each other.

만약 V1보다 VN이 더 크게 되면(S160) BN에서 B1으로 에너지가 이동하고(S170), V1과 VN이 이러한 과정을 통하여 동일한 전압 값을 가지게 될 때가지 계속 진행된다.
If V N is greater than V 1 (S160), then energy transfers from BN to B1 (S170) and V 1 and V N continue through this process until they have the same voltage value.

도 3은 본 발명에 따른 전기구동장치의 다중화 배터리팩 전원공급시스템의 배터리 상태에 따른 에러 검출 흐름도를 나타내는데, 첨부된 도 1 내지 3을 참조하여 다중화 배터리팩에 따른 BMS의 에러 검출 상태를 살펴보면, 상기 BMS(130,230)을 on하게 되면 배터리 상태에 따라 이상 유무를 판단한다.(S210)FIG. 3 is a flow chart illustrating an error detection according to a battery state of a multiplexed battery pack power supply system of an electric driving apparatus according to the present invention. Referring to FIGS. 1 to 3, If the BMS 130 or 230 is turned on, it is determined whether there is an abnormality according to the battery state (S210)

상기 BMS(130,230)에서 BMS(130,230)의 배터리 이상이 발생되면 CPU(132.232)의 제어신호에 따라 충.방전 제어부(135,235)에서 충.방전을 off 신호를 전송하며(S220), 배터리 이상이 발생되지 않으면 충.방전을 on 상태로 진행한다.(S230)When a battery abnormality occurs in the BMSs 130 and 230 in the BMSs 130 and 230, the charge and discharge control units 135 and 235 transmit a charge and discharge off signal in step S220 according to a control signal of the CPU 132.232, , The charge / discharge process is turned on (S230)

이후, 각 배터리셀 전압인 Cv를 측정하여 셀의 최댓값인 Cmax와 셀의 최솟값인 Cmin을 서로 0.5 이상 차이가 나는지 비교하며, 0.5 이상 차이가 발생하면 Error Code 전송을 위해 CAN(134,234)을 통해 CAN 통신모듈(510)로 대쉬보드(Dashboard)(500)에 전송한다.(S250)Then, Cv, which is the voltage of each battery cell, is measured to compare Cmax, which is the maximum value of the cell, and Cmin, which are the minimum value of the cell, by 0.5 or more. If difference of 0.5 or more occurs, CAN (134,234) And transmits it to the dashboard 500 through the communication module 510 (S250)

이후, BMS(130,230)는 충, 방전을 off하고(S270) Cmax와 Cmin이 서로 0.3 이하(S280)로 떨어지기 전까지 계속 충, 방전을 off하며 이하로 떨어지게 되면 처음으로 돌아간다. S240에서 셀의 최댓값과 최솟값의 차이가 0.5 이하로 난 후에는 배터리 간이 전압을 비교하게 된다. Thereafter, the BMSs 130 and 230 turn off the charge and discharge (S270), and the charge and discharge are continuously turned off until Cmax and Cmin fall below 0.3 (S280). After the difference between the maximum value and the minimum value of the cell is less than 0.5 at S240, the battery-to-battery voltage is compared.

제1 배터리(110)인 B1 전압과 제N 배터리(210)인 BN 전압을 서로 비교하여(S260) 5 이하로 차이가 나면 처음으로 돌아가 배터리 이상 유무의 절차(S210)를 진행하고, 5 이상으로 차이가 날 경우 Error Code을 전송(CAN)(S290)한다. 이때 에러 코드는 위와 같이 Dashboard(500)로 전송한다.
When the difference between the B1 voltage as the first battery 110 and the BN voltage as the Nth battery 210 is compared (S260) and the difference is less than 5, the procedure goes back to the first step S210, If there is a difference, an error code is transmitted (CAN) (S290). At this time, the error code is transmitted to the Dashboard 500 as above.

이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
As described above, preferred embodiments of the present invention have been disclosed in the present specification and drawings, and although specific terms have been used, they have been used only in a general sense to easily describe the technical contents of the present invention and to facilitate understanding of the invention , And are not intended to limit the scope of the present invention. It is to be understood by those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.

100 : 제1 배터리 팩
110 : 제1 배터리 120 : FUSE
130 : 제1 BMS(Battery Management System)
131 : 전압검출부 132 : CPU
133 : RS232 134 : CAN
135 : 충.방전 제어부 136 : 전류 검출부
140 : 제1 파워모듈
200 : 제N 배터리 팩
210 : 제N 배터리 220 : FUSE
230 : 제N BMS(Battery Management System)
231 : 전압검출부 232 : CPU
233 : RS232 234 : CAN
235 : 충.방전 제어부 236 : 전류 검출부
240 : 제N 파워모듈
300 : 부하부(Load)
400 : 충전부
500 : Dashboard
510 : 통신모듈(CAN) 520 : 출력부
530 : 통신모듈(Bluetooth)
600 : 스마트 폰
610 : 통신모듈(Bluetooth) 620 : 통신모듈(Wi-Fi)
700 : 서버100: First battery pack
110: first battery 120: FUSE
130: First BMS (Battery Management System)
131: Voltage detecting unit 132: CPU
133: RS232 134: CAN
135 charge / discharge control unit 136 current detection unit
140: first power module
200: Nth battery pack
210: Nth battery 220: FUSE
230: Nth BMS (Battery Management System)
231: voltage detection unit 232: CPU
233: RS232 234: CAN
235 charge / discharge controller 236 current detector
240: Nth power module
300: Load
400:
500: Dashboard
510: communication module (CAN) 520: output section
530: Communication module (Bluetooth)
600: Smartphone
610: Communication module (Bluetooth) 620: Communication module (Wi-Fi)
700: Server

Claims (3)

전기구동장치에 전원을 공급하도록 독립적인 형태로 병렬 구조로 각각 연결되는 다수개의 배터리 팩(100,200)
상기 배터리 팩(100,200)에서 제공되는 전원을 이용하여 전기구동장치를 동작하는 부하부(300),
상기 배터리 팩(100,200)과 병렬구조를 가지고 배터리 팩에 전원을 공급하여충전시키는 충전부(400),
상기 배터리 팩(100, 200)과 CAN 통신을 통해 각 배터리 팩의 상태값을 디스플레이하는 대쉬보드(Dashboard)(500),
상기 대쉬보드(Dashboard)(500)와 Bluetooth 통신을 통해 각 배터리 팩(100, 200)의 상태정보를 확인하는 스마트 폰(600) 및
상기 스마트 폰(600)과 와이파이(Wi-Fi) 무선통신을 통해 각 배터리 팩의 상태정보를 저장하는 관리서버(700)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전기구동장치의 다중화 배터리팩 전원공급시스템.
A plurality of battery packs (100, 200) connected in parallel to each other so as to supply power to the electric driving device,
A load unit 300 that operates the electric driving apparatus using the power provided from the battery packs 100 and 200,
A charging unit 400 having a parallel structure with the battery packs 100 and 200 for supplying power to the battery pack to charge the battery packs,
A dashboard 500 for displaying status values of the respective battery packs through CAN communication with the battery packs 100 and 200,
A smart phone 600 for confirming status information of each battery pack 100 and 200 through Bluetooth communication with the dashboard 500,
And a management server (700) for storing status information of each battery pack through Wi-Fi wireless communication with the smartphone (600). The power supply system .
제 1 항에 있어서,
상기 배터리 팩(100,200)은
상기 다중화 배터리팩(100,200)의 전압, 전류, 온도 등의 상태를 측정하고 충, 방전을 제어하며 CAN통신을 이용하여 각 배터리 팩의 상태 값을 확인하는 BMS(Battery Management System)(130,230),
전기구동장치 구동을 위해 배터리 팩(100,200)은 부하부(300)와 충전부(400)에 연동되어 각 구동에 따라 on, off 동작 제어신호를 송신하는 각 BMS(130,230) on, off 동작신호를 받아 On, Off 동작하는 Power Module(140,240)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전기구동장치의 다중화 배터리팩 전원공급시스템
The method according to claim 1,
The battery pack (100, 200)
A BMS (Battery Management System) 130, 230 for measuring states of voltage, current, temperature, etc. of the multiplexed battery packs 100, 200, controlling charging and discharging, and checking status values of each battery pack using CAN communication,
The battery packs 100 and 200 are connected to the load unit 300 and the charging unit 400 to receive the on and off operation signals of the BMSs 130 and 230 that transmit on and off operation control signals The power supply system according to claim 1, further comprising a power module (140, 240)
제 1 항에 있어서,
상기 배터리팩(100,200)을 다중화하여 특정 배터리팩의 문제가 발생하여도 정상동작하는 배터리팩을 통하여 전기구동장치를 동작시키며, BMS에서 1차적으로 각 셀의 밸런싱 동작을 하고 배터리 팩간의 병렬 구조로 인한 2차 밸런싱 동작이 이루어 지는 것을 특징으로 하는 전기구동장치의 다중화 배터리팩 전원공급시스템.The method according to claim 1,
The battery packs 100 and 200 are multiplexed to operate the electric driving device through a normally operating battery pack even if a problem occurs in a specific battery pack. The battery packs 100 and 200 are primarily operated in the BMS by balancing each cell, And the second balancing operation is performed by the second balancing operation.
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