KR20200066838A - Secondary battery of personal mobility - Google Patents

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KR20200066838A
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Abstract

The present invention relates to an auxiliary battery of a personal mobility, which is suitable for characteristics of a power source used in each personal mobility and supports portable lightweight properties and a universal interface to each mobility. The auxiliary battery of a personal mobility comprises: a battery pack including a plurality of cells; a BMS for selecting, as target cells, a cell having the lowest voltage and at least one cell having a voltage difference less than a preset threshold from the cell having the lowest voltage, among the plurality of cells, by measuring a voltage of each of the plurality of cells through a sensor unit when entering a sleep mode, determining, as a target voltage, a middle value among voltages of a cell measured multiple times by measuring a voltage of each of the plurality of target cells multiple times, and discharging remaining cells except the plurality of target cells among the plurality of cells according to the determined target voltage; and a sensor unit for measuring a voltage of each of the plurality of cells. Thus, the auxiliary battery of a personal mobility is suitable for characteristics of a power source used in each personal mobility, supports portable lightweight properties and a universal interface to each mobility, improves convenience of use when an auxiliary battery is discharged, has an improved cell protection effect by using the BMS, has improved efficiency by cell balancing, and protects a battery from overcharge such as overcurrent, overvoltage and the like so as to extend service life.

Description

퍼스널 모빌리티의 보조 배터리{Secondary battery of personal mobility}Secondary battery of personal mobility

본 발명은 퍼스널 모빌리티의 보조 배터리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 각각의 퍼스널 모빌리티에서 사용하는 전원의 특성에 적합하고, 휴대가 가능한 경량성과 각 모빌리티에 범용으로 인터페이스를 지원하는 보조배터리를 제공할 수 있도록 한 퍼스널 모빌리티의 보조 배터리에 관한 것이다.The present invention relates to an auxiliary battery for personal mobility, and more particularly, it is suitable for the characteristics of the power source used in each personal mobility, and it is possible to provide an auxiliary battery that is portable and lightweight and supports a universal interface to each mobility. So it's about a personal mobility secondary battery.

최근 첨단기술의 융합과 혁신을 통해 청정에너지인 전기를 이용한 다양한 형태의 이동수단이 개발되고 있으며, 특히 도심집중화로 인한 주차공간의 제약, 교통체증 등으로 인해 마이크로 모빌리티 전기자동차(Micro Mobility Electric Vehicle)에 대한 기술개발이 활발하게 이루어지고 있다.Recently, various forms of transportation using clean energy, electricity, have been developed through the convergence and innovation of cutting-edge technologies. Especially, due to the restriction of parking space due to centralization of the city, traffic jams, etc., Micro Mobility Electric Vehicle Technology development is actively being conducted.

이러한 마이크로 모빌리티 EV(Electric Vehicle)는 도심지역에서의 출퇴근, 단거리 이동수단으로서의 편의성과 효율성 등으로 인해 보급이 지속적으로 증대될 것으로 전망되고 있다.Such micro-mobility EV (Electric Vehicle) is expected to continue to increase due to commuting in urban areas and convenience and efficiency as a short-distance transportation.

이렇게 마이크로 모빌리티 EV에 대한 수요가 증대됨에 따라 대략 2 ~ 6 kWh급 배터리팩 개발에 대한 필요성이 증대되고 있으나, 이러한 배터리팩 개발은 주로 도 1과 같이 배터리셀 조합에 의해 단순하게 패키징하는 수준의 기술이 대부분을 차지하고 있다.As the demand for the micro-mobility EV increases, the necessity for the development of a battery pack of approximately 2 to 6 kWh is increasing, but the development of such a battery pack is a technology of simply packaging mainly by a combination of battery cells as shown in FIG. 1. This accounts for most.

도 1은 종래 기술에 따른 배터리팩의 분해사시도이다.1 is an exploded perspective view of a battery pack according to the prior art.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 배터리팩은 배터리셀(12)의 양극과 음극에 연결되는 전류수집기(28), 배터리셀(12)과 전류수집기(28)가 수용되는 하우징(2), 외부 단자와 연결되도록 하우징(2)의 양단에 결합되는 상부(4)와 기저부(33) 등으로 구성된다.As shown in Figure 1, the battery pack according to the prior art is a current collector 28 connected to the positive electrode and the negative electrode of the battery cell 12, the housing 12, the battery cell 12 and the current collector 28 is accommodated (2 ), the upper portion 4 and the base portion 33 are coupled to both ends of the housing 2 to be connected to the external terminal.

그러나, 이러한 종래의 배터리팩은 단순히 복수의 배터리셀을 하우징에 패키징한 구조여서, 필요한 배터리 용량에 맞추어 각각 별개로 제작되어야 하고 공정이 늘어나며 제작비용이 증대되는 문제점이 있었다.However, such a conventional battery pack is simply a structure in which a plurality of battery cells are packaged in a housing, and thus must be separately manufactured according to a required battery capacity, and the process increases and the manufacturing cost increases.

특히, 배터리팩에 구비되는 하우징, 전류수집기 등의 각종 부품들도 배터리셀의 갯수에 따라서 다르게 제작해야 하며, 배터리 용량을 키우기 위해서 연결할 때에도 그 크기와 부피도 필요 이상으로 커짐으로 인해 마이크로 모빌리티 EV에 장착 자체가 불가능해지는 문제점이 있었다.In particular, various parts such as housings and current collectors provided in the battery pack must also be manufactured differently depending on the number of battery cells. There was a problem that the mounting itself becomes impossible.

또한, 사용과 보관시 온도에 민감한 배터리의 출력 특성상 배터리팩의 사용 중에 배터리셀에서 발생되는 발열로 인해 배터리의 지속 시간이 줄어들고 수명이 단축되는 문제점도 있었다.In addition, due to the output characteristics of the temperature-sensitive battery during use and storage, there is a problem in that the duration of the battery is shortened and the life is shortened due to the heat generated from the battery cell during use of the battery pack.

상기한 문제점을 해결하기 위한 선행문헌으로 한국 등록특허공보 제10-1892116호(2018.08.28. 공고)의 "배터리팩모듈, 배터리팩 및 그 제조방법"은 복수의 원통형 배터리셀, 2K·N(N은 2 이상의 자연수, K는 자연수)개의 히트싱크모듈, 배터리홀더 및 메탈폼을 포함하는 배터리팩모듈을 제공하는데, 복수의 원통형 배터리셀은 M×K·N(M 및 N은 2 이상의 자연수, K는 자연수)의 매트릭스 형태로 배치될 수 있고, 2K·N개의 히트싱크모듈은, 각 행에 배치되는 N개의 배터리셀 각각의 반측면을 둘러싸고 단부가 서로 연결되는 N개의 측면덮개를 포함하며, 두 개의 측면덮개 사이의 연결부위마다 히트싱크커넥터가 형성될 수 있고, 배터리홀더는 배터리셀의 단부가 삽입되는 배터리삽입부가 배터리셀의 배치와 동일한 매트릭스 형태로 형성되고, 배터리삽입부에 형성되는 전극노출부를 통해 배터리셀의 전극을 외부로 노출시킬 수 있고, 메탈폼은 전극노출부를 덮을 수 있도록 구성된다. "Battery pack module, battery pack and manufacturing method thereof" in Korean Patent Registration No. 10-1892116 (August 28, 2018) as a prior document for solving the above-mentioned problems are a plurality of cylindrical battery cells, 2K N is a natural number of 2 or more, K is a natural number) provides a battery pack module including a heat sink module, a battery holder and a metal foam, wherein a plurality of cylindrical battery cells are M×K·N (M and N are natural numbers of 2 or more, K can be arranged in a matrix form of a natural number), and 2K·N heat sink modules include N side covers that surround the half sides of each of the N battery cells arranged in each row and are connected to each other, A heat sink connector may be formed for each connection portion between the two side covers, and the battery holder may be formed in the same matrix form as the battery insertion portion where the end of the battery cell is inserted, and an electrode formed in the battery insertion portion. The electrode of the battery cell can be exposed to the outside through the exposed portion, and the metal foam is configured to cover the electrode exposed portion.

그러나, 이러한 선행문헌의 배터리팩은 일체형 모듈로서 신뢰성을 확보에는 도움이 될 수 있으나, 플렉시블 본딩처리, 부스플레이트 본딩, 배터리셀 고정본딩 등 다수의 연결점을 구비하고 있는 관계로 팩 자체의 강성이 증가하게 되어서 모듈내 확장성이 부족한 문제가 있었다.However, the battery pack of the prior art may be helpful in securing reliability as an integrated module, but the rigidity of the pack itself increases due to having a plurality of connection points such as flexible bonding processing, booth plate bonding, and fixed bonding of battery cells. As a result, there was a problem of insufficient scalability in the module.

한국 등록특허공보 제10-1892116호(2018.08.28. 공고)Korean Registered Patent Publication No. 10-1892116 (Aug. 28, 2018)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 각각의 퍼스널 모빌리티에서 사용하는 전원의 특성에 적합하고, 휴대가 가능한 경량성과 각 모빌리티에 범용으로 인터페이스를 지원하는 보조배터리를 제공할 수 있도록 한 퍼스널 모빌리티의 보조 배터리를 제공하는데 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, suitable for the characteristics of the power source used in each personal mobility, light weight that can be carried, and personal mobility to provide a secondary battery that supports a universal interface to each mobility. The purpose is to provide a secondary battery.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, The present invention is a means for achieving the above object,

퍼스널 모빌리티에 설치되어 전원을 공급할 수 있도록 배터리셀, 배터리홀더, 버스바, 배터리케이스를 포함하는 배터리팩과; 슬립 모드로 진입하면, 센서부를 통해 상기 복수의 셀 각각의 전압을 측정하여 상기 복수의 셀 중 최저 전압을 가지는 셀 및 상기 최저 전압을 가지는 셀과 기 설정된 임계치 미만의 전압 차이를 가지는 적어도 하나의 셀을 타겟 셀로 선정하고, 상기 복수의 타겟 셀 각각의 전압을 복수 번 측정하여 복수 번 측정된 셀의 전압 중 중간값을 타겟 전압으로 결정하며, 결정된 타겟 전압에 맞춰 상기 복수의 셀 중 상기 복수의 타겟 셀을 제외한 나머지 셀들을 방전시키는 BMS와; 복수의 셀 각각의 전압을 측정하는 센서부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 퍼스널 모빌리티의 보조 배터리를 제공한다. A battery pack installed in a personal mobility and including a battery cell, a battery holder, a bus bar, and a battery case to supply power; When entering the sleep mode, the voltage of each of the plurality of cells is measured through the sensor unit, and the cell having the lowest voltage among the plurality of cells and the cell having the lowest voltage and at least one cell having a voltage difference below a preset threshold Is selected as a target cell, and the voltage of each of the plurality of target cells is measured a plurality of times to determine an intermediate value among the voltages of the cells measured a plurality of times as a target voltage, and the plurality of targets among the plurality of cells according to the determined target voltage A BMS for discharging cells other than the cell; It provides a secondary battery of a personal mobility characterized in that it comprises a; sensor unit for measuring the voltage of each of the plurality of cells.

본 발명의 배터리팩은, 평평한 판형상으로 이루어지는 베이스가 구성되고, 커버와 결합 또는 분리할 수 있도록 베이스의 일측에 착탈부재가 일체로 형성되며, 착탈부재에는 배터리팩을 퍼스널 모빌리티에서 분리할 수 있도록 손잡이가 형성되고, 베이스의 상부에는 다수의 배터리셀이 결합될 수 있도록 배터리홀더가 구성되며, 상기 배터리홀더가 설치된 배터리셀이 외부로 나타나는 것을 방지함은 물론 이물질, 습기를 차단할 수 있도록 베이스에 착탈 가능하게 설치되는 커버를포함하는 것을 특징으로 한다. In the battery pack of the present invention, a base made of a flat plate shape is formed, and a detachable member is integrally formed on one side of the base so as to be combined with or detached from the cover, and the detachable member is configured to separate the battery pack from personal mobility. A handle is formed, and a battery holder is configured so that a plurality of battery cells can be coupled to the upper part of the base, and the battery cell in which the battery holder is installed is prevented from appearing to the outside and is detachable from the base to block foreign matter and moisture. It characterized in that it comprises a cover that is installed as possible.

본 발명의 베이스는, 가이드패널이 더 구성되어 퍼스널 모빌리티에 형성된 가이드와 결합이 용이하도록 한 것을 특징으로 한다.The base of the present invention is characterized in that the guide panel is further configured to facilitate coupling with a guide formed in personal mobility.

본 발명의 BMS는, 상기 타겟 셀의 전압을 복수 번 측정하여 복수 번 측정된 셀의 전압 중 중간값을 도출하고, 도출된 중간값에 미리 산정된 보정치를 합한 값을 타겟 전압으로 결정하는 것을 특징으로 The BMS of the present invention is characterized in that the voltage of the target cell is measured a plurality of times to derive an intermediate value among the voltages of the cells measured a plurality of times, and a value obtained by summing the derived intermediate value and a previously calculated correction value is determined as the target voltage. to

본 발명의 BMS는, 복수의 셀의 충방전 횟수에 따라 복수의 셀의 충방전 횟수가 증가할수록 상기 보정치를 증가시키는 것을 특징으로 한다.The BMS of the present invention is characterized in that the correction value increases as the number of charge and discharge times of the plurality of cells increases according to the number of charge and discharge times of the plurality of cells.

본 발명은 각각의 퍼스널 모빌리티에서 사용하는 전원의 특성에 적합하고, 휴대가 가능한 경량성과 각 모빌리티에 범용으로 인터페이스를 지원하는 퍼스널 모빌리티의 보조 배터리를 제공할 수 있는 효과가 있다. The present invention has an effect of providing a secondary battery of personal mobility that is suitable for the characteristics of the power source used in each personal mobility, is lightweight and portable, and universally supports an interface for each mobility.

본 발명은 퍼스널 모빌리티용 보조배터리 제공에 따른 방전시 이용 편리성 증대하고, BMS를 이용한 개선된 셀보호, 셀밸런싱에 의해 효율이 개설되며, 과전류, 과전압 등의 과충전에서 배터리를 보호하므로 사용수명을 연장할 수 있는 효과가 있다. The present invention increases the convenience of use when discharging according to the provision of an auxiliary battery for personal mobility, improves cell protection by using BMS, improves efficiency by cell balancing, and protects the battery from overcharging such as overcurrent, overvoltage, etc. It has the effect of extending.

또한, 본 발명은 단순히 최저 전압에 따라 셀 밸런싱을 수행하는 것이 아니라, 타겟 전압을 구하고, 타겟 전압에 맞춰 셀 밸런싱을 수행하기 때문에 측정 오류, 부하의 영향 등으로 인해 지속적인 방전이 일어나는 문제를 해결할 수 있다. 특히, 배터리 사용에 따른 셀 특성을 고려하여 타겟 전압에 보정치를 가변하여 적용하기 때문에 충방전 횟수가 많아 배터리셀의 특성이 변경되어도 안정적으로 셀 밸런싱을 수행할 수 있다.In addition, since the present invention does not simply perform cell balancing according to the lowest voltage, the target voltage is obtained, and cell balancing is performed according to the target voltage, thereby solving the problem of continuous discharge due to measurement error, influence of load, etc. have. In particular, since a correction value is applied to a target voltage in consideration of cell characteristics according to battery usage, cell charging can be stably performed even if the characteristics of the battery cells are changed due to a large number of charge/discharge cycles.

도 1은 종래 기술에 따른 배터리팩의 분해사시도이다.
도 2는 본 발명에 의한 퍼스널 모빌리티의 보조 배터리의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명에 의한 퍼스널 모빌리티의 보조 배터리의 구성을 나타낸 분리사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 퍼스널 모빌리티의 보조 배터리의 결합상태를 나타낸 측면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 퍼스널 모빌리티의 보조 배터리의 저면도이다.
도 6은 도 3에 도시된 제1버스바가 배터리셀과 결합된 상태를 나타낸 구성도이다.
도 7은 도 3에 도시된 제2버스바가 배터리셀과 결합된 상태를 나타낸 구성도이다.
도 8은 본 발명에 의한 퍼스널 모빌리티의 보조 배터리가 퍼스널 모빌리티에 설치된 상태를 나타낸 구성도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 배터리팩의 셀 밸런싱을 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 배터리팩의 어느 하나의 셀의 전압의 변화를 도시하는 그래프이다.
도 11은 본 발명의 최저 전압에 따라 셀 밸런싱을 수행하는 경우의 문제를 설명하기 위한 그래프이다.
도 12는 배터리의 충방전 횟수에 따른 셀 용량을 도시하는 그래프이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 보정치를 설명하기 위한 그래프이다.1 is an exploded perspective view of a battery pack according to the prior art.
2 is a block diagram for explaining the configuration of an auxiliary battery for personal mobility according to the present invention.
3 is an exploded perspective view showing the configuration of an auxiliary battery for personal mobility according to the present invention.
FIG. 4 is a side view showing a combined state of the auxiliary battery of the personal mobility shown in FIG. 3.
FIG. 5 is a bottom view of the secondary battery of the personal mobility shown in FIG. 4.
6 is a configuration diagram showing a state in which the first bus bar shown in FIG. 3 is combined with a battery cell.
7 is a configuration diagram showing a state in which the second bus bar shown in FIG. 3 is combined with a battery cell.
8 is a configuration diagram showing a state in which an auxiliary battery of personal mobility according to the present invention is installed in personal mobility.
9 is a flowchart illustrating a method for cell balancing a battery pack according to an embodiment of the present invention.
10 is a graph showing a change in voltage of any one cell of the battery pack of the present invention.
11 is a graph for explaining a problem when performing cell balancing according to the lowest voltage of the present invention.
12 is a graph showing cell capacity according to the number of charge/discharge cycles of a battery.
13 is a graph for explaining a correction value according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 하고, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.Hereinafter, it should be noted that the technical terms used in the present invention are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention, and the technical terms used in the present invention have special meanings in the present invention. Unless defined, the present invention should be interpreted as meanings generally understood by those skilled in the art to which the present invention pertains, and should not be interpreted as an excessively comprehensive meaning or an excessively reduced meaning.

또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.In addition, when the technical term used in the present invention is a wrong technical term that does not accurately represent the spirit of the present invention, it should be understood as being replaced by a technical term that can be correctly understood by those skilled in the art. In addition, the general terms used in the present invention should be interpreted as defined in the dictionary or in context before and after, and should not be interpreted as an excessively reduced meaning.

아울러, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는데, 예를 들어 "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.In addition, the singular expression used in the present invention includes a plurality of expressions unless the context clearly indicates otherwise, for example, the terms "consisting of" or "comprising" include various components described in the present invention, or It should not be construed as including all of the various steps, and some of the components or some steps may not be included, or it may be interpreted as further including additional components or steps.

이하, 본 발명에 의한 퍼스널 모빌리티의 보조 배터리을 첨부된 도면을 통해 상세하게 설명한다.Hereinafter, an auxiliary battery of personal mobility according to the present invention will be described in detail through the accompanying drawings.

본 발명은 각각의 퍼스널 모빌리티에서 사용하는 전원의 특성에 적합하고, 휴대가 가능한 경량성과 각 모빌리티에 범용으로 인터페이스를 지원하는 보조배터리를 제공하는 것을 특징으로 한다. The present invention is characterized by providing an auxiliary battery that is suitable for the characteristics of a power source used in each personal mobility, is lightweight, portable, and universally supports an interface for each mobility.

또한, 본 발명은 셀 전압을 복수 측정하여 타겟 전압을 설정하고, 타겟 전압에 따라 셀 밸런싱을 수행하는 기술로서 배터리팩이 슬립 모드로 진입하면, BMS의 센서부를 통해 복수의 셀 각각의 전압을 측정하여 복수의 셀 중 최저 전압을 가지는 셀 및 상기 최저 전압을 가지는 셀과, 기 설정된 임계치 미만의 전압 차이를 가지는 적어도 하나의 셀을 타겟 셀로 선정하고, 타겟 셀의 전압을 복수 번 측정하여 복수 번 측정된 셀의 전압 중 중간값을 타겟 전압으로 결정하며, 결정된 타겟 전압에 맞춰 상기 복수의 셀 중 상기 타겟 셀을 제외한 나머지 셀들을 방전시키는 것을 특징으로 한다. In addition, the present invention is a technique for setting a target voltage by measuring a plurality of cell voltages and performing cell balancing according to the target voltage. When the battery pack enters the sleep mode, the voltage of each of the plurality of cells is measured through the sensor unit of the BMS. By selecting the cell having the lowest voltage among the plurality of cells and the cell having the lowest voltage, and at least one cell having a voltage difference less than a predetermined threshold, the target cell is measured multiple times by measuring the voltage of the target cell multiple times It is characterized in that the intermediate value of the voltage of the determined cell is determined as a target voltage, and the remaining cells excluding the target cell among the plurality of cells are discharged according to the determined target voltage.

상기와 같은 특성을 가지는 본 발명에 의한 퍼스널 모빌리티의 보조 배터리를 도 2 내지 8을 참조하여 상세하게 설명한다.The secondary battery of personal mobility according to the present invention having the above characteristics will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 8.

도 2는 본 발명에 의한 퍼스널 모빌리티의 보조 배터리의 구성을 설명하기 위한 블록도이고, 도 3은 본 발명에 의한 퍼스널 모빌리티의 보조 배터리의 구성을 나타낸 분리사시도이며, 도 4는 도 3에 도시된 퍼스널 모빌리티의 보조 배터리의 결합상태를 나타낸 측면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 퍼스널 모빌리티의 보조 배터리의 저면도이며, 도 6은 도 3에 도시된 제1버스바가 배터리셀과 결합된 상태를 나타낸 구성도이고, 도 7은 도 3에 도시된 제2버스바가 배터리셀과 결합된 상태를 나타낸 구성도이며, 도 8은 본 발명에 의한 퍼스널 모빌리티의 보조 배터리가 퍼스널 모빌리티에 설치된 상태를 나타낸 구성도이다.FIG. 2 is a block diagram for explaining the configuration of an auxiliary battery of personal mobility according to the present invention, FIG. 3 is an exploded perspective view showing the configuration of an auxiliary battery of personal mobility according to the present invention, and FIG. 4 is illustrated in FIG. 3 It is a side view showing a combined state of the auxiliary battery of personal mobility, FIG. 5 is a bottom view of the auxiliary battery of the personal mobility shown in FIG. 4, and FIG. 6 shows a state in which the first bus bar shown in FIG. 3 is combined with the battery cell. 7 is a configuration diagram showing a state in which the second bus bar shown in FIG. 3 is combined with a battery cell, and FIG. 8 is a configuration showing a state in which an auxiliary battery of personal mobility according to the present invention is installed in a personal mobility It is.

도 2 내지 8을 참조하여 상세하게 설명하면, 퍼스널 모빌리티의 보조 배터리은 크게 배터리팩(100)과, 배터리팩(100)을 관리하는 배터리 관리 시스템(BMS)(200)을 포함한다.Referring to FIGS. 2 to 8 in detail, the secondary battery of personal mobility largely includes a battery pack 100 and a battery management system (BMS) 200 that manages the battery pack 100.

상기 배터리팩(100)은 전원을 충전 또는 공급할 수 있도록 복수로 구성되는 배터리셀(110)과, 배터리셀(110)의 정해진 배열에 따라 고정할 수 있도록 배터리의 음극단자와 양극단자가 형성된 부분을 고정하는 복수의 배터리홀더(120)와, 배터리홀더에 설치된 배터리셀을 직렬과 병렬로 연결하여 전원을 공급하거나 충전할 수 있도록 복수의 배터리홀더의 일측에서 배터리셀(110)에 접합되는 버스바(130)와, 배터리홀더와 버스바에 의해 연결된 배터리셀(110)이 외부로 노출되는 것을 방지하는 것은 물론 습기 및 이물질에 의해 배터리셀(110)의 특성이 떨어지는 것을 방지할 수 있도록 배터리홀더와 버스바에 의해 연결된 배터리셀(110)의 외부에 설치되는 케이스(140) 및 커버(150)를 포함한다. The battery pack 100 is fixed to a portion formed of a plurality of battery cells 110 and a negative terminal and a positive terminal of the battery to be fixed according to a predetermined arrangement of the battery cell 110 to charge or supply power A plurality of battery holders 120 and a bus bar 130 connected to the battery cells 110 at one side of the plurality of battery holders so as to supply or charge power by connecting the battery cells installed in the battery holders in series and in parallel ), and by the battery holder and the bus bar to prevent the battery cell 110 connected by the battery holder and the bus bar from being exposed to the outside, as well as to prevent the characteristics of the battery cell 110 from falling due to moisture and foreign matter. It includes a case 140 and a cover 150 installed outside the connected battery cell 110.

상기 배터리셀(110)은 도면에 도시된 바와 같이 직렬과 병열로 위치될 수 있도록 일부의 배터리셀(110)은 양극단자가 같은 방향으로 위치되고 다른 배터리셀(110)은 양극단자가 위치되는 방향에 음극단자가 위치되도록 배열된다. As shown in the drawing, some of the battery cells 110 are positioned in the same direction as the positive electrode terminal and the other battery cells 110 are positioned in the same direction as the positive electrode terminal so that the battery cells 110 can be positioned in series and in parallel. The terminals are arranged to be located.

예를 들어 4개의 배터리셀(110)이 정사각형 형태로 배열되면, 상부의 2개는 일측에 양극단자가 위치되도록 하고, 하부의 다른 2개는 상부의 배터리셀(110)의 양극단자가 위치되는 방향에 음극단자가 위치되도록 하여 버스바(130)에 의해 직렬 및 병렬이 혼재되게 연결되도록 한다. For example, when four battery cells 110 are arranged in a square shape, two of the upper portions are positioned so that the positive electrode terminal is located on one side, and the other two of the lower portions are positioned in the direction in which the positive electrode terminals of the upper battery cell 110 are positioned. The cathode terminal is positioned so that the series and parallel are connected to each other by the bus bar 130.

상기 배터리홀더(120)는 배터리셀의 측단에 각각 설치되어 고정할 수 있도록 복수로 구성된다.The battery holder 120 is installed at a side end of the battery cell, and is configured in plural to be fixed.

상기 배터리홀더(120)는 배터리셀(110)의 양극단자와 음극단자가 노출되어 버스바와 용접에 의해 연결될 수 있도록 복수의 홀이 형성된다. 상기 홀은 도면에 도시된 바와 같이 십자형상 또는 사각형상으로 형성된다. A plurality of holes are formed in the battery holder 120 so that the positive electrode terminal and the negative electrode terminal of the battery cell 110 are exposed to be connected to the bus bar by welding. The hole is formed in a cross shape or a square shape as shown in the figure.

그리고 도면에는 도시하지 않았으나, 상기 배터리홀더(120)에는 보조홀더가 구성될 수 있으며, 상기 보조홀더는 원통형으로 이루어진 배터리셀(110)과 인접되는 다른 배터리셀(110)을 고정할 수 있도록 반원형의 홈이 서로 반대방향으로 형성되어 원통형의 배터리셀의 일부분이 인입되어 고정될 수 있도록 한다. In addition, although not shown in the drawing, an auxiliary holder may be configured in the battery holder 120, and the auxiliary holder is semi-circular to fix a battery cell 110 formed in a cylindrical shape and other battery cells 110 adjacent to each other. The grooves are formed in opposite directions so that a part of the cylindrical battery cell is drawn in and fixed.

상기 버스바(130)는 제1버스바(131)와 제2버스바(132)를 포함하고, 상기 제1버스바(131)와 제2버스바(132)에 의해 배터리셀(110)을 직렬 및 병렬이 혼재되게 연결되도록 한다. The bus bar 130 includes a first bus bar 131 and a second bus bar 132, and the battery cell 110 is provided by the first bus bar 131 and the second bus bar 132. Make sure that the serial and parallel connections are mixed.

상기 버스바(130)는 4개의 배터리셀(110)이 정사각형 형태로 배열되면, 상부의 2개는 일측에 양극단자가 위치되도록 하고, 하부의 다른 2개는 상부의 배터리셀(110)의 양극단자가 위치되는 방향에 음극단자가 위치되도록 한 상태에서 제1버스바(130)에 의해 직렬 및 병렬이 혼재되게 연결되도록 하고, 제1버스바(121)가 설치된 배터리셀(110)의 다른 쪽에 제2버스바(122)를 설치하여 직렬 및 병렬이 혼재되게 연결되도록 한다. In the bus bar 130, when four battery cells 110 are arranged in a square shape, two of the upper portions are positioned so that the positive electrode terminals are located on one side, and the other two of the lower portions are the positive electrode terminals of the upper battery cells 110. In a state in which the negative terminal is positioned in the direction in which it is positioned, the series and parallel are connected by the first bus bar 130 to be mixed, and the second to the other side of the battery cell 110 in which the first bus bar 121 is installed. The bus bar 122 is installed so that serial and parallel connections are mixed.

그리고 상기 제1버스바(131)는 도면에 도시된 바와 같이 중앙에 통공이 형성되어 사각형상으로 이루지거나 또는 직삭각형 형태로 이루어져 배터리셀(110)을 병렬 또는 직렬로 연결이 용이하도록 하는 것은 물론 외부의 다양한 진동에 의하여 발생되는 충격력에도 분리되는 것을 방지한다.In addition, the first bus bar 131 is formed as a through hole in the center as shown in the drawing is formed in a rectangular shape or is formed in a rectangular shape to facilitate the connection of the battery cells 110 in parallel or in series It is prevented from being separated even by the impact force generated by various external vibrations.

또한, 제2버스바(132)는 제1버스바(131)의 같이 직사각형 형상으로 이루어진다. 제2버스바(132) 또한 외부의 다양한 진동에 의하여 발생되는 충격력에도 분리되는 것을 방지한다.In addition, the second bus bar 132 is formed in a rectangular shape like the first bus bar 131. The second bus bar 132 also prevents separation from impact force generated by various external vibrations.

도면에는 도시하지 않았으나, 상기의 버스바(130)는 다르게 실시할 수 있다. Although not shown in the drawings, the bus bar 130 may be implemented differently.

상기 버스바(130)는 전극 단자에 대향되어 접합되는 접합부를 구비할 수 있고, 상기 접합부는 버스바(130)로부터 이격되며, 완충다리부로 연결되는 단위통전부를 복수개 구비하는 제1버스바(131)를 구성할 수 있다.The bus bar 130 may be provided with a junction that is opposite to the electrode terminal and is joined, and the junction is spaced apart from the bus bar 130 and a first bus bar having a plurality of unit energizing parts connected to a buffer leg part ( 131).

상기 제1버스바(131)의 상부에 구비되되 제1버스바(131)와 부분적으로 접촉되며 진동에 의한 오픈방지성을 구비하도록 형상을 이루는 제2버스바(132)를 포함할 수 있다. It may be provided on the upper portion of the first bus bar 131, but may include a second bus bar 132 that is partially in contact with the first bus bar 131 and has a shape to provide open protection against vibration.

여기서, 상기 오픈방지성은 차량의 운행중 발생하는 다양한 진동에 의하여 전극 단자와 접합부간에 전기적으로 발생될 수 있는 오픈(open)을 방지한다는 것으로, 전극 단자와 접합부간 내구성이 확보된 결합이나 고정에 의하여 담보될 수 있다.Here, the open-preventing property is to prevent an open that may be generated electrically between the electrode terminal and the junction due to various vibrations occurring during the operation of the vehicle, and is secured by bonding or fixing that ensures durability between the electrode terminal and the junction. Can be.

또한, 상기 제1버스바(131)와 제2버스바(132)는 대칭적으로 배치되어, 복수개의 배터리셀(110)을 개재시켜 고정하는 배터리모듈일 수 있는데, 상기 제1버스바(131)는 상기 전극 단자에 대향되어 접합되는 접합부를 구비하고, 상기 접합부는 버스바(130)로부터 이격되도록 완충다리부로 연결될 수 있어, 외부의 다양한 진동에 의하여 발생되는 충격력이 완충다리부의 탄성적인 변동에 의하여 해소되므로 전극 단자와 접합부간에 통전상태를 이루도록 고정된 계면이 안정적으로 유지될 수 있어 오픈방지성을 확보할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.In addition, the first bus bar 131 and the second bus bar 132 are disposed symmetrically, may be a battery module fixed by interposing a plurality of battery cells 110, the first bus bar 131 ) Is provided with a junction that is opposed to the electrode terminal, and the junction can be connected to the buffer leg so as to be spaced apart from the bus bar 130, so that the impact force generated by various vibrations from the outside is caused by the elastic fluctuation of the buffer leg. Since it is eliminated by this, it is preferable that the fixed interface is stably maintained so as to form an energized state between the electrode terminal and the junction, so that it is configured to secure open protection.

그리고 상기 케이스(140)에는 커버(150)와의 결합을 용이하게 할 수 있도록 함과 동시에 커버(150)가 눌렸을 때 배터리셀(110)에 설치된 버스바(100)가 서로 밀착되어 쇼트가 일어나는 것을 방지할 수 있도록 가이드패널(160)이 더 구성된다. In addition, the case 140 facilitates coupling with the cover 150, and at the same time, when the cover 150 is pressed, the bus bars 100 installed in the battery cell 110 are in close contact with each other to cause a short. To prevent this, the guide panel 160 is further configured.

상기 커버(150)의 일측에는 배터리팩(100)으로 전원을 인가하거나 또는 배터리팩(100)에서 인가되는 전원을 공급할 수 있도록 변환커넥터(170)와 파워커넥터(180)가 구성된다.A conversion connector 170 and a power connector 180 are configured on one side of the cover 150 to supply power to the battery pack 100 or to supply power applied from the battery pack 100.

상기 변환커넥터(170)는 퍼스널 모빌리티마다 다르게 설치된 커넥터와 범용성을 가질 수 있도록 하기 위함이다.The conversion connector 170 is intended to have versatility with a connector installed differently for each personal mobility.

또한, 파워커넥터(180)는 퍼스널 모빌리티에 설치된 모터, 액셀레이터 및 디스플레이 등에서 필요한 전원을 공급할 수 있도록 퍼스널 모빌리티에 설치된 전원잭과 연결한다.In addition, the power connector 180 is connected to a power jack installed in the personal mobility so as to supply the necessary power from a motor, accelerator and display installed in the personal mobility.

그리고 상기 케이스(140)이 일측에는 퍼스널 모빌리티에 고정할 수 있도록 벨크로테잎과 같은 고정부재(190)를 구성한다. 예를 들어 케이스(140)의 일측에는 숫벨크로테잎을 설치하고, 퍼스널 모빌리티는 암벨크로테잎을 설치하여 케이스를 탈부탁할 수 있도록 한다.In addition, the case 140 comprises a fixing member 190 such as a velcro tape so as to be fixed to a personal mobility on one side. For example, a male velcro tape is installed on one side of the case 140, and the personal mobility is provided with a female velcro tape so that the case can be removed.

상기 고정부재(190)는 벨크로테잎에 한정하는 것은 아니며 퍼스널 모빌리티에 고정할 수 있도록 클램프 자석 등 다양한 형태로 구성할 수 있다. The fixing member 190 is not limited to a velcro tape, and may be configured in various forms such as a clamp magnet so that it can be fixed to personal mobility.

상기 배터리팩(100)은 도 2에 도시된 바와 같이 복수의 배터리셀을 구성하여 하나의 베이스에 설치하도록 이루어지거나 또는 복수의 배터리를 하나의 모듈로 구성하고, 이러한 모듈이 복수로 이루어져 도 3에 도시된 바와 같이 이루어질 수 있다.The battery pack 100 is configured to be installed in a single base by configuring a plurality of battery cells as shown in FIG. 2 or a plurality of batteries as one module, and these modules are composed of a plurality of FIG. It can be made as shown.

이러한 배터리셀(110)의 개수를 늘리는 것은 설치되는 퍼스널 모빌리티의 형상 또는 크기에 맞게 설치하기 위한 것이 아니라 배터리의 용량을 증설시킬 수 있도록 하기 위함이다. Increasing the number of the battery cells 110 is not to install to fit the shape or size of the installed personal mobility, but to increase the capacity of the battery.

상기 배터리 관리 시스템(BMS: Battery Management System, 이하, BMS라 칭함)(200)은 배터리셀(110)의 온도, 배터리 차단 전압 측정, 배터리 용량 SOC (State Of Charge)의 산출, 배터리의 허용 출력 전력 계산과 과전류, 과방전, 과충전 고온, 저온 등의 배터리 이상 감지, 셀 밸런싱 및 배터리 용량, 상태관리, 전전압, 셀 전압, 충전전류, 방전전류, 회생전류, 배터리셀 온도, 배터리팩 온도 등의 배터리 상태 모니터링에 따른 배터리 보호동작을 한다. The battery management system (BMS: Battery Management System, hereinafter referred to as BMS) 200 is a battery cell 110 temperature, battery cut-off voltage measurement, battery capacity SOC (State Of Charge) calculation, battery allowable output power Calculation and over-current, over-discharge, over-charging High-temperature, low-temperature battery abnormality detection, cell balancing and battery capacity, status management, full voltage, cell voltage, charging current, discharge current, regenerative current, battery cell temperature, battery pack temperature, etc. It performs battery protection according to battery status monitoring.

상기 BMS(200)는 본 발명의 실시예에 따른 셀 밸런싱 장치의 전반적인 동작을 제어하고, 내부 블록들간의 신호 흐름을 제어한다. 상기 BMS(200)는 센서부(300)를 통해 각 셀의 전류, 전압, 온도 등을 확인하고, 이에 따라, 셀 밸런싱을 수행할 수 있다. 이러한 BMS(200)는 마이크로제어유닛(MCU: Micro Controller Unit), 중앙처리장치(CPU: Central Processing Unit), 디지털신호처리장치(DSP: Digital Signal Processor) 등으로 구현될 수 있다. BMS(200)의 동작은 아래에서 더 상세하게 설명될 것이다.The BMS 200 controls the overall operation of the cell balancing device according to an embodiment of the present invention, and controls the signal flow between internal blocks. The BMS 200 may check the current, voltage, temperature, etc. of each cell through the sensor unit 300 and, accordingly, perform cell balancing. The BMS 200 may be implemented as a microcontroller unit (MCU), a central processing unit (CPU), or a digital signal processor (DSP). The operation of the BMS 200 will be described in more detail below.

다음으로, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 배터리팩의 셀 밸런싱을 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 10은 본 발명의 배터리팩의 어느 하나의 셀의 전압의 변화를 도시하는 그래프이며, 도 11은 본 발명의 최저 전압에 따라 셀 밸런싱을 수행하는 경우의 문제를 설명하기 위한 그래프이고, 도 12는 배터리의 충방전 횟수에 따른 셀 용량을 도시하는 그래프이며, 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 보정치를 설명하기 위한 그래프이다.Next, FIG. 9 is a flow chart for explaining a method for cell balancing of a battery pack according to an embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a graph showing a change in voltage of any one cell of the battery pack of the present invention , FIG. 11 is a graph for explaining a problem when performing cell balancing according to the lowest voltage of the present invention, FIG. 12 is a graph showing the cell capacity according to the number of charge/discharge cycles of the battery, and FIG. 13 is the present invention It is a graph for explaining the correction value according to the embodiment.

도 9를 참조하면, BMS(200)는 배터리팩(100)의 복수의 셀을 제어하여 부하에 전원을 공급할 수 있다.Referring to FIG. 9, the BMS 200 may control a plurality of cells of the battery pack 100 to supply power to the load.

상기 BMS(200)는 부하에 전원을 공급하는 중 S110 단계에서 슬립 모드로 진입한다. 슬립 모드는 부하에 전원을 공급을 종료한 상태이며, 이러한 슬립 모드에서 본 발명의 실시예에 따른 셀 밸런싱이 시작된다. 슬립모드로 진입한 후, BMS(200)는 선택적으로 기 설정된 대기 시간 동안 대기할 수 있다. The BMS 200 enters a sleep mode in step S110 while supplying power to the load. The sleep mode is a state in which power is supplied to the load, and cell balancing according to an embodiment of the present invention is started in this sleep mode. After entering the sleep mode, the BMS 200 may optionally wait for a predetermined waiting time.

도 10은 배터리팩(100)의 어느 하나의 셀의 전압의 변화를 보인다. 도 10에 보인 바와 같이, 부하에 전압을 공급한 후 슬립 모드로 진입하면, 셀의 전압은 일정치 이상으로 떨어졌다가 다시 소정치로 회복하는 양상을 보인다. 이에 따라, BMS(200)는 셀의 전압이 안정될 때까지 소정 시간 동안 대기할 수 있다.10 shows a change in voltage of any one cell of the battery pack 100. As shown in FIG. 10, when a voltage is supplied to a load and then enters a sleep mode, the voltage of the cell drops above a certain value and then recovers to a predetermined value. Accordingly, the BMS 200 may wait for a predetermined time until the cell voltage is stabilized.

일반적으로 셀 밸런싱은 복수의 셀의 전압을 복수의 셀 중 전압이 가장 낮은 셀의 전압과 동일하게 되도록 전압이 가장 낮은 셀 이외의 다른 셀을 방전시킨다. 이를 위하여, 전압이 가장 낮은 셀의 전압, 즉, 최저 전압을 구하고, 이에 맞춰 다른 셀을 방전시킨다. 이러한 경우 복수의 셀들과 연결된 부하의 영향으로 인한 임피던스의 변동, 비정상 열응력, 셀 간 온도의 차이 등으로 인해 처음 측정된 최저 전압 보다 해당 셀의 전압이 올라간다. 그러면, 해당 셀은 최저 전압 보다 높은 전압을 가지기 때문에 셀 밸런싱을 위해 다시 최저 전압을 구하고, 최저 전압에 맞춰 방전을 수행한다. In general, cell balancing discharges cells other than the cell with the lowest voltage so that the voltage of the plurality of cells is equal to the voltage of the cell with the lowest voltage among the plurality of cells. To this end, the voltage of the cell with the lowest voltage, that is, the lowest voltage is obtained and the other cells are discharged accordingly. In this case, the voltage of the corresponding cell rises above the lowest voltage measured first due to fluctuations in impedance, abnormal thermal stress, and difference in temperature between cells due to the influence of a load connected to a plurality of cells. Then, since the corresponding cell has a voltage higher than the lowest voltage, the lowest voltage is obtained again for cell balancing, and discharge is performed according to the lowest voltage.

결국, 셀 밸런싱을 위한 최저 전압은 도 11에 보인 바와 같이 지속적으로 낮아지며, 잦은 방전으로 인해 배터리의 수명이 줄어드는 문제가 있다. 따라서 본 발명은 셀 밸런싱을 위한 타겟 전압을 결정하고, 타겟 전압에 따라 셀 밸런싱을 수행한다. 보다 상세히 설명하면, 다음과 같다.As a result, the lowest voltage for cell balancing is continuously lowered as shown in FIG. 11, and there is a problem in that the life of the battery is reduced due to frequent discharge. Therefore, the present invention determines a target voltage for cell balancing and performs cell balancing according to the target voltage. In more detail, it is as follows.

상기 BMS(200)는 S120 단계에서 배터리팩(100)의 복수의 셀 중 타겟 셀을 선정한다. 여기서, 타겟 셀은 적어도 하나가 선정된다.In step S120, the BMS 200 selects a target cell among a plurality of cells of the battery pack 100. Here, at least one target cell is selected.

일 실시예에 따르면, BMS(200)는 센서부(300)를 통해 복수의 셀의 전압을 측정하고, 복수의 셀 중 가장 낮은 전압을 가지는 셀을 타겟 셀로 정한다. 다음의 표 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 타겟 셀을 결정하기 위한 방법을 설명하기 위한 것이다.According to an embodiment, the BMS 200 measures voltages of a plurality of cells through the sensor unit 300 and determines a cell having the lowest voltage among the plurality of cells as a target cell. Table 1 below is for describing a method for determining a target cell according to an embodiment of the present invention.

셀1Cell 1 셀2Cell 2 셀3Cell 3 셀4Cell 4 셀5Cell 5 전압(측정치)Voltage (measured value) 3.32V3.32V 3.39V3.39V 3.38V3.38V 3.35V3.35V 3.33V3.33V

표 1에 보인 바와 같이, 배터리팩(100)은 5개의 셀, 즉, 셀 1 내지 셀 5를 가진다고 가정한다. 슬립 모드로 진입한 상태에서, BMS(200)는 셀 1 내지 셀 5 각각의 전압을 측정할 수 있다. 이때, 셀 1 내지 셀 5 중 가장 낮은 전압을 가지는 셀은 셀 1이기 때문에 BMS(200)는 셀 1을 타겟 셀로 결정한다.As shown in Table 1, it is assumed that the battery pack 100 has 5 cells, that is, cells 1 to 5. In the state of entering the sleep mode, the BMS 200 may measure the voltage of each of the cells 1 to 5. At this time, since the cell having the lowest voltage among cells 1 to 5 is cell 1, the BMS 200 determines cell 1 as the target cell.

다른 실시예에 따르면, BMS(200)는 센서부(300)를 통해 복수의 셀의 전압을 측정한다. 그리고 복수의 셀의 중 가장 낮은 전압을 가지는 셀과 가장 낮은 전압을 가지는 셀의 전압과 기 설정된 임계치 미만의 차이를 가지는 전압을 가지는 적어도 하나의 셀을 타겟 셀로 정할 수 있다. 다음의 표 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 타겟 셀을 결정하기 위한 방법을 설명하기 위한 것이다.According to another embodiment, the BMS 200 measures voltages of a plurality of cells through the sensor unit 300. In addition, the target cell may be at least one cell having a difference between a voltage having a lowest voltage and a voltage having a lowest voltage among cells having a lowest voltage. The following Table 2 is for explaining a method for determining a target cell according to an embodiment of the present invention.

셀1Cell 1 셀2Cell 2 셀3Cell 3 셀4Cell 4 셀5Cell 5 전압(측정치)Voltage (measured value) 3.32V3.32V 3.43V3.43V 3.34V3.34V 3.35V3.35V 3.52V3.52V

표 2에 보인 바와 같이, 배터리팩(100)은 5개의 셀, 즉, 셀 1 내지 셀 5를 가진다고 가정한다. 슬립 모드로 진입한 상태에서, BMS(200)는 셀 1 내지 셀 5 각각의 전압을 측정할 수 있다. 이때, 셀 1 내지 셀 5 중 가장 낮은 전압을 가지는 셀은 셀 1이기 때문에 BMS(200)는 우선 셀 1을 타겟 셀로 결정한다. 여기서, 미리 설정된 임계치는 0.05V라고 가정한다. 이에 따라, 셀 1의 전압과 임계치 미만의 차이를 가지는 전압을 가지는 셀은 셀 3과 셀 4이다. 이에 따라, BMS(200)는 셀 1과 더불어 셀 3과 셀 4를 타겟 셀로 결정할 수 있다.As shown in Table 2, it is assumed that the battery pack 100 has 5 cells, that is, cells 1 to 5. In the state of entering the sleep mode, the BMS 200 may measure the voltage of each of the cells 1 to 5. At this time, since the cell having the lowest voltage among cells 1 to 5 is cell 1, the BMS 200 first determines cell 1 as the target cell. Here, it is assumed that the preset threshold is 0.05V. Accordingly, cells 3 and 4 are cells having a voltage having a difference less than the voltage of cell 1 and a threshold. Accordingly, the BMS 200 may determine cells 3 and 4 as well as cell 1 as target cells.

타겟 셀이 결정도면, BMS(200)는 S130 단계에서 타겟 셀의 전압에 따라 타겟 전압을 결정한다.If the target cell is a crystal diagram, the BMS 200 determines the target voltage according to the voltage of the target cell in step S130.

일 실시예에 따르면, BMS(200)는 타겟 셀이 하나일 때, 타겟 셀의 전압을 복수 번 측정하고, 복수 번 측정된 전압 중 중간값을 타겟 전압으로 결정할 수 있다. 다음의 표 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 타겟 전압을 결정하기 위한 방법을 설명하기 위한 것이다.According to an embodiment, when the target cell is one, the BMS 200 may measure the voltage of the target cell a plurality of times, and determine an intermediate value among the voltages measured a plurality of times as the target voltage. Table 3 below is for describing a method for determining a target voltage according to an embodiment of the present invention.

측정 1Measure 1 측정 2Measure 2 측정 3Measure 3 측정 4Measure 4 측정 5Measure 5 셀 1 전압Cell 1 voltage 3.33V3.33V 3.35V3.35V 3.32V3.32V 3.36V3.36V 4.40V4.40V

예컨대, 셀 1이 타겟 셀로 결정되었으며, 이에 따라, BMS(200)는 셀 1의 전압을 복수 번 측정할 수 있다. 이러한 측정값이 표 3과 같다고 가정한다. 그러면, BMS(200)는 복수 번 측정된 타겟 셀의 전압은 전압의 크기 순으로 3.32V, 3.33V, 3.35V, 3.36V, 4.40V이며, 그 중 중간값은 3.35V이다. 이에 따라, BMS(200)는 3.35V를 타겟 전압으로 결정할 수 있다.For example, cell 1 is determined as the target cell, and accordingly, the BMS 200 may measure the voltage of cell 1 multiple times. It is assumed that these measurements are shown in Table 3. Then, in the BMS 200, the voltage of the target cell measured a plurality of times is 3.32V, 3.33V, 3.35V, 3.36V, 4.40V in the order of the magnitude of the voltage, and among them, the median value is 3.35V. Accordingly, the BMS 200 may determine 3.35V as the target voltage.

다른 실시예에 따르면, BMS(200)는 타겟 셀이 복수개일 때, 복수개의 타겟 셀의 전압을 복수 번 측정하고, 복수 번 측정된 전압 중 중간값을 타겟 전압으로 결정할 수 있다.According to another embodiment, when there are a plurality of target cells, the BMS 200 may measure voltages of the plurality of target cells a plurality of times, and determine an intermediate value among the voltages measured a plurality of times as the target voltage.

다음의 표 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 타겟 전압을 결정하기 위한 방법을 설명하기 위한 것이다.Table 4 below describes a method for determining a target voltage according to another embodiment of the present invention.

측정 1Measure 1 측정 2Measure 2 측정 3Measure 3 측정 4Measure 4 측정 5Measure 5 셀 1 전압Cell 1 voltage 3.33V3.33V 3.35V3.35V 3.32V3.32V 3.36V3.36V 3.40V3.40V 셀 3 전압Cell 3 voltage 3.32V3.32V 3.36V3.36V 3.35V3.35V 3.40V3.40V 3.33V3.33V 셀 4 전압Cell 4 voltage 3.35V3.35V 3.33V3.33V 3.36V3.36V 3.32V3.32V 3.40V3.40V

예컨대, 셀 1, 셀 3 및 셀 4가 타겟 셀로 결정되었으며, 이에 따라, BMS(200)는 배터리팩(100)의 전압을 복수 번 측정할 수 있다. 이러한 측정값이 표 4와 같다고 가정한다. 그러면, BMS(200)는 복수 번 측정된 타겟 셀의 전압 중 중간값인 3.35V를 타겟 전압으로 결정할 수 있다.For example, cells 1, 3, and 4 are determined as target cells, and accordingly, the BMS 200 may measure the voltage of the battery pack 100 multiple times. It is assumed that these measurements are shown in Table 4. Then, the BMS 200 may determine an intermediate value of 3.35V among the voltages of the target cell measured multiple times as the target voltage.

한편, 중간값인 타겟 전압에 맞춰 셀을 방전하는 경우, 실제 방전 시 의도한 중간값인 타겟 전압 보다 방전 후 셀의 전압이 낮아질 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 중값값에 보정치를 합한 값을 타겟 전압으로 설정할 수 있다. 즉, BMS(200)는 타겟 셀이 하나이거나, 타겟 셀이 복수 개일 때, 타겟 셀의 전압을 복수 번 측정하고, 복수 번 측정된 전압 중 중간값을 도출한 후, 중간값에 보정치를 합한 전압을 타겟 전압으로 결정할 수 있다. 일례로, 보정치가 0.05V라고 가정하고, 표 3과 같이 타겟 셀이 하나이고 타겟 셀의 전압을 측정했을 때, 중값값이 3.35V라고 가정하면, BMS(200)는 중간값 335V에 보정치 0.05V를 합한 전압 3.40V를 타겟 전압으로 결정한다. 다른 예로, 보정치가 0.02V라고 가정하고, 표 4와 같이 타겟 셀이 복수개이고 복수개의 타겟 셀의 전압을 측정했을 때, 그 중값값이 3.35V라면, BMS(200)는 중간값 3.35V에 보정치 0.02V를 합한 전압 3.37V를 타겟 전압으로 결정한다.On the other hand, when the cell is discharged according to the target voltage, which is the intermediate value, the voltage of the cell after discharge may be lower than the target voltage, which is the intended intermediate value during actual discharge. Accordingly, according to another embodiment of the present invention, a value obtained by adding a correction value to a median value may be set as a target voltage. That is, the BMS 200 measures the voltage of the target cell multiple times when a target cell is one or multiple target cells, derives an intermediate value of the measured voltage multiple times, and then adds the correction value to the intermediate value. Can be determined as the target voltage. For example, assuming that the correction value is 0.05V, and assuming that the target cell is one and the voltage of the target cell is measured as shown in Table 3, when the median value is 3.35V, the BMS 200 corrects the intermediate value 335V and the correction value 0.05V. 3.40V is the target voltage. As another example, assuming that the correction value is 0.02V, and as shown in Table 4, when a plurality of target cells are measured and the voltages of the plurality of target cells are measured, if the median value is 3.35V, the BMS 200 corrects the median value at 3.35V. 3.37V, the sum of 0.02V, is determined as the target voltage.

한편, 배터리팩(100)의 셀은 사용에 따라 그 특성이 변할 수 있다. 도 12에 보인 바와 같이, 리튬계열 배터리의 경우 완전 충전 후 완전 방전을 1회 기준으로 통상 800 내지 1000회 가량 실시하면 최초 셀 용량 대비 80%로 줄어들 수 있다. 이에 따라, 충방전 횟수가 많아질수록 방전 속도가 빨라진다. 따라서 본 발명의 실시예에 따르면 BMS(200)는 배터리팩(100) 사용 기간이 늘어날수록, 즉, 도 13에 보인 바와 같이, 셀의 충방전 횟수가 증가할수록 보정치를 증가시킨다. 이를 위하여, BMS(200)는 모든 배터리팩(100)의 충방전 횟수를 누적 저장하고, 저장된 충방전 횟수에 따라 보정치를 산정한다. 그리고 BMS(200)는 타겟 전압을 결정할 때, 기 저장된 충방전 횟수에 따라 산출된 보정치를 적용한다.Meanwhile, the characteristics of the cell of the battery pack 100 may change according to use. As shown in FIG. 12, in the case of a lithium-based battery, when full discharge is performed 800 to 1000 times based on one full discharge after a full charge, the initial cell capacity may be reduced to 80%. Accordingly, as the number of charge/discharge increases, the discharge rate increases. Therefore, according to an embodiment of the present invention, the BMS 200 increases the correction value as the battery pack 100 use period increases, that is, as the number of charge/discharge cycles of the cell increases. To this end, the BMS 200 accumulates and stores the number of charge/discharge cycles of all the battery packs 100, and calculates a correction value according to the stored charge/discharge frequency. In addition, when determining the target voltage, the BMS 200 applies a correction value calculated according to the pre-stored number of charge/discharge.

또한, 퍼스널 모빌리티 중 전기자전거와 같이 사이클 부하특성을 가지는 배터리셀(110)의 경우 저항을 통한 Passive Cell Balancing을 통해 충전시 4.2V에 먼저 도달한 배터리셀부터 셀 밸런싱을 실시하여 4.25V에서 충전을 중지하도록 하는 밸런싱을 실시는 만충전 부근에서 충전시 하는 것이 매우 효과적이다.In addition, in the case of the battery cell 110 having a cycle load characteristic, such as an electric bicycle, among personal mobility, the battery cell that reaches 4.2 V first when charging through passive cell balancing through a resistor is cell-balanced to charge at 4.25 V. It is very effective to perform charging in the vicinity of full charge to perform balancing to stop.

전술한 다양한 실시예 중 어느 하나의 실시예에 따라 타겟 셀 및 타겟 전압이 선정되면, BMS(200)는 S140 단계에서 배터리팩(100)의 복수의 셀 중 타겟 셀을 제외한 나머지 셀을 타겟 전압에 맞춰 방전시킨다. 이에 따라, 셀 밸런싱이 이루어진다.When the target cell and the target voltage are selected according to any one of the various embodiments described above, the BMS 200 assigns the remaining cells excluding the target cell among the plurality of cells of the battery pack 100 in step S140 to the target voltage. Discharge in time. Accordingly, cell balancing is achieved.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 셀 밸런싱을 위한 방법은 다양한 컴퓨터수단을 통하여 판독 가능한 프로그램 형태로 구현되어 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 기록될 수 있다. 여기서, 기록매체는 프로그램 명령, 데이터파일, 데이터구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 기록매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 예컨대 기록매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CDROM, DVD와 같은 광 기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함한다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 와이어뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 와이어를 포함할 수 있다. 이러한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.Meanwhile, a method for cell balancing according to an embodiment of the present invention may be implemented in a form of a program readable through various computer means and recorded in a computer-readable recording medium. Here, the recording medium may include a program command, a data file, a data structure, or the like alone or in combination. The program instructions recorded on the recording medium may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and usable by those skilled in computer software. For example, the recording medium includes magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CDROMs and DVDs, and magnetic-optical media such as floptical disks. optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions may include high-level language wires that can be executed by a computer using an interpreter, as well as machine language wires such as those produced by a compiler. Such a hardware device can be configured to operate as one or more software modules to perform the operation of the present invention, and vice versa.

상기에서 BMS(200)는 주로 전기적인 에너지를 저장하고 필요 시 방전 과정을 통해서 퍼스널 모빌리티의 동력원으로 사용될 수 있도록 하고, 제동 시 버려지는 에너지를 전기에너지로 회생하여 저장한다. In the above, the BMS 200 mainly stores electrical energy and can be used as a power source for personal mobility through a discharge process when necessary, and regenerates and stores the energy that is wasted during braking as electrical energy.

그리고 상기 BMS(200)는 배터리셀(110)의 전압측정 및 배터리 상태를 예측한다. In addition, the BMS 200 estimates the voltage of the battery cell 110 and the battery state.

상기 배터리셀(110)의 전압 측정(CVM)은 전기자동차용 배터리팩(100)은 다수 개의 배터리셀(110)이 직렬로 연결되어 있기 때문에 배터리셀(110)의 전압측정을 정밀하게 하려면 각각의 배터리셀(110) 전압을 정확히 측정하여 누적 전압이 달라질 수 있으므로 제거하거나 보상할 수 있도록 한다. In the voltage measurement (CVM) of the battery cell 110, since the battery pack 100 for an electric vehicle has a plurality of battery cells 110 connected in series, each of the battery cells 110 needs to be accurately measured. Accurately measure the voltage of the battery cell 110 so that the accumulated voltage may vary so that it can be removed or compensated.

그리고 배터리팩(100)의 상태 예측은 배터리셀(110)의 상태는 SOC, SOH 및 SOF와 이들 사이의 상관관계를 의미하는 것으로, SOH는 예상 사용수명과 결함진단결과 출력에 의해 결정하고, SOF는 시효 효과의 영향, SOC의 범위, 온도범위 및 결함 수준을 고려하여 결정한다. And, the prediction of the state of the battery pack 100 means that the state of the battery cell 110 is a correlation between SOC, SOH, and SOF, and SOH is determined by the expected service life and the output of the defect diagnosis result, and the SOF Is determined considering the effects of aging effect, SOC range, temperature range and defect level.

그리고 퍼스널 모빌리티에서 BMS(200)는 배터리셀(110)의 냉각성능을 제어하고 차량운행에 필요한 배터리팩(100)의 충전상태(SOC), 최대 충전 및 방전 파워, 각종 경고 및 결함에 의한 정보를 실시간으로 관리하고 통제하여 배터리팩(100)의 최적 동작환경을 조성한다. And in personal mobility, the BMS 200 controls the cooling performance of the battery cell 110 and receives information on the state of charge (SOC), maximum charge and discharge power, various warnings and defects of the battery pack 100 required for vehicle operation. It manages and controls in real time to create the optimal operating environment of the battery pack 100.

뿐만 아니라, 배터리의 충방전 동작 시 과충전 및 과방전 등과 같은 배터리에 손상을 줄 수 있는 상황을 미연에 방지하여 배터리의 수명(State of Health)을 연장시키고, 배터리셀(110)로부터 수집된 다양한 정보를 이용하여 배터리팩(100)의 정보를 제공한다. In addition, it prevents a situation that can damage the battery, such as overcharge and overdischarge, during charging and discharging operation of the battery in advance to extend the life of the battery (State of Health), and various information collected from the battery cell 110 Provides information of the battery pack 100 using.

상기 BMS(200)의 초기 운영조건은 배터리셀(cell)의 각 전압, 온도 및 전체 전압과 전류 등을 모니터링 하여 분석 효율적으로 배터리를 관리할 수 있는 알고리즘을 제공하여 배터리를 보호하고 수명을 연장하는 이점이 있다. The initial operating condition of the BMS 200 monitors each voltage, temperature and total voltage and current of the battery cell, and provides an algorithm that can efficiently manage the battery by analyzing and protecting the battery and extending the life. There is an advantage.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위는 상기 실시 예에 한정되는 것이 아니며, 해당 기술분야의 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to preferred embodiments of the present invention, the protection scope of the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art will not depart from the spirit and scope of the present invention. It will be understood that various modifications and changes may be made to the present invention within the scope.

100: 배터리팩 110: 배터리셀
120: 배터리홀더 121: 제1배터리홀더
122: 제2배터리홀더 130: 버스바
131: 제1버스바 132: 제2버스바
140: 케이스 150: 커버
160: 가이드패널 170: 변환커넥터
180: 파워커넥터 190: 벨트로테잎
200: BMS 300: 센서부100: battery pack 110: battery cell
120: battery holder 121: the first battery holder
122: second battery holder 130: bus bar
131: 1st bus bar 132: 2nd bus bar
140: case 150: cover
160: guide panel 170: conversion connector
180: power connector 190: belt tape
200: BMS 300: sensor unit

Claims (5)

퍼스널 모빌리티에 설치되어 전원을 공급할 수 있도록 배터리셀, 배터리홀더, 버스바, 배터리케이스를 포함하는 배터리팩(100)과;
슬립 모드로 진입하면, 센서부(300)를 통해 상기 복수의 배터리셀(110) 각각의 전압을 측정하여 상기 복수의 배터리셀(110) 중 최저 전압을 가지는 배터리셀(110) 및 상기 최저 전압을 가지는 배터리셀(110)과 기 설정된 임계치 미만의 전압 차이를 가지는 적어도 하나의 배터리셀(110)을 타겟 배터리셀(110)로 선정하고, 상기 복수의 타겟 배터리셀(110) 각각의 전압을 복수 번 측정하여 복수 번 측정된 배터리셀(110)의 전압 중 중간값을 타겟 전압으로 결정하며, 결정된 타겟 전압에 맞춰 상기 복수의 배터리셀(110) 중 상기 복수의 타겟 배터리셀(110)을 제외한 나머지 셀들을 방전시키는 BMS(200)와;
복수의 셀 각각의 전압을 측정하는 센서부(300);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 퍼스널 모빌리티의 보조 배터리.A battery pack 100 installed in a personal mobility and including a battery cell, a battery holder, a bus bar, and a battery case to supply power;
When entering the sleep mode, the voltage of each of the plurality of battery cells 110 is measured through the sensor unit 300 to determine the battery cell 110 having the lowest voltage among the plurality of battery cells 110 and the lowest voltage. The branch selects the battery cell 110 and at least one battery cell 110 having a voltage difference below a predetermined threshold as the target battery cell 110, and sets the voltage of each of the plurality of target battery cells 110 multiple times. The middle cell among the voltages of the battery cells 110 measured a plurality of times is determined as a target voltage, and the remaining cells excluding the plurality of target battery cells 110 among the plurality of battery cells 110 according to the determined target voltage BMS 200 for discharging them;
Sensor unit 300 for measuring the voltage of each of the plurality of cells;
Personal mobility secondary battery comprising a. 제1항에 있어서,
상기 배터리팩(100)은,
전원을 충전 또는 공급할 수 있도록 복수로 구성되는 배터리셀(110)과;
배터리셀(110)의 정해진 배열에 따라 고정할 수 있도록 배터리셀(110)의 음극단자와 양극단자가 형성된 부분을 고정하는 복수의 배터리홀더(120)와;
배터리홀더(120)에 설치된 배터리셀(110)을 직렬과 병렬로 연결하여 전원을 공급하거나 충전할 수 있도록 복수의 배터리홀더(120)의 일측에서 배터리셀(110)에 접합되는 버스바(130)와;
배터리홀더(120)와 버스바(130)에 의해 연결된 배터리셀(110)이 외부로 노출되는 것을 방지하는 것은 물론 습기 및 이물질에 의해 배터리셀(110) 특성이 떨어지는 것을 방지할 수 있도록 배터리홀더(120)와 버스바(130)에 의해 연결된 배터리셀의 외부에 설치되는 케이스(140) 및 커버(150);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 퍼스널 모빌리티의 보조 배터리.According to claim 1,
The battery pack 100,
A plurality of battery cells 110 configured to charge or supply power;
A plurality of battery holders 120 for fixing portions of the negative and positive terminals of the battery cell 110 to be fixed according to a predetermined arrangement of the battery cells 110;
A bus bar 130 that is connected to the battery cell 110 at one side of the plurality of battery holders 120 so that the battery cells 110 installed in the battery holders 120 are connected in series and in parallel to supply or charge power. Wow;
The battery holder 120 and the battery holder 110 to prevent the battery cell 110 connected by the bus bar 130 from being exposed to the outside as well as to prevent the characteristics of the battery cell 110 from falling due to moisture and foreign substances ( 120) and the case 140 and the cover 150 installed outside of the battery cell connected by the bus bar 130;
Personal mobility secondary battery comprising a. 제2항에 있어서,
상기 버스바(130)는,
가이드패널(160)이 더 구성되어 퍼스널 모빌리티에 형성된 가이드와 결합이 용이하도록 한 것을 특징으로 하는 퍼스널 모빌리티의 보조 배터리.According to claim 2,
The bus bar 130,
The auxiliary battery of the personal mobility characterized in that the guide panel 160 is further configured to facilitate coupling with a guide formed in the personal mobility. 제1항에 있어서,
상기 BMS(200)는,
상기 타겟 셀의 전압을 복수 번 측정하여 복수 번 측정된 셀의 전압 중 중간값을 도출하고, 도출된 중간값에 미리 산정된 보정치를 합한 값을 타겟 전압으로 결정하는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱을 위한 장치.According to claim 1,
The BMS 200,
For cell balancing, characterized in that the voltage of the target cell is measured a plurality of times to derive an intermediate value among the voltages of the cell measured a plurality of times, and a value obtained by adding a previously calculated correction value to the derived intermediate value is determined as the target voltage. Device. 제1항에 있어서,
상기 BMS(200)는,
복수의 배터리셀(110)의 충방전 횟수에 따라 복수의 배터리셀(110)의 충방전 횟수가 증가할수록 보정치를 증가시키는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱을 위한 장치.According to claim 1,
The BMS 200,
A device for cell balancing, characterized in that a correction value increases as the number of charge and discharge times of the plurality of battery cells 110 increases according to the number of charge and discharge times of the plurality of battery cells 110.
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