KR20200100009A

KR20200100009A - 계기판을 통해 배터리 운영 제어 및 제어기의 출력 선정이 가능한 멀티 배터리 운영 시스템

Info

Publication number: KR20200100009A
Application number: KR1020200019133A
Authority: KR
Inventors: 오승호
Original assignee: 주식회사 그린모빌리티
Priority date: 2019-02-15
Filing date: 2020-02-17
Publication date: 2020-08-25

Abstract

본 발명에 따른 계기판을 통해 배터리 운영 제어 및 제어기의 출력 선정이 가능한 멀티 배터리 운영 시스템은, 전기 이륜차, 삼륜차의 구동을 위해 설치되는 다수개의 배터리 팩을 병렬구조로 연결하여 계기판 상에서 배터리 팩의 순차사용 또는 동시사용을 제어할 수 있어 모터 제어기에 안정적으로 전원을 공급할 수 있으며, 각각의 배터리 팩의 상태에 따라 사용할 배터리 팩을 선정할 수 있어 배터리 팩의 수명을 연장할 수 있으며, 모터 제어기의 출력을 선정할 수 있도록 복수의 셀로 구성된 다수개의 배터리 팩(10, 20, 30)과, 모터 제어기(40)와, BMS(Battery Management System)(61, 62, 63)와, 전기차량에 구비되어 배터리 팩의 정보를 확인할 수 있는 계기판(70)과, 배터리 팩의 순차사용 또는 동시사용을 제어하는 배터리 운영 제어부(80)을 주요 구성으로 이루어진다.

Description

계기판을 통해 배터리 운영 제어 및 제어기의 출력 선정이 가능한 멀티 배터리 운영 시스템{MULTI-BATTERY OPERATING SYSTEM FOR BATTERY OPERATION CONTROL AND CONTROLLER OUTPUT SELECTION VIA INSTRUMENT PANEL}

본 발명은 계기판을 통해 배터리 운영 제어 및 제어기의 출력 선정이 가능한 멀티 배터리 운영 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기 이륜차, 삼륜차의 구동을 위해 설치되는 다수개의 배터리 팩을 병렬구조로 연결하여 계기판 상에서 배터리 팩의 순차사용 또는 동시사용을 제어할 수 있어 모터 제어기에 안정적으로 전원을 공급할 수 있으며, 각각의 배터리 팩의 상태에 따라 사용할 배터리 팩을 선정할 수 있어 배터리 팩의 수명을 연장할 수 있으며, 모터 제어기의 출력을 선정할 수 있도록 구성된 계기판을 통해 배터리 운영 제어 및 제어기의 출력 선정이 가능한 멀티 배터리 운영 시스템에 관한 것이다.

최근 경제 발전에 따라 차량에 대한 수요가 폭발적인 증가세를 보이고 있으며, 차량 수요가 늘어남에 따라 차량에서 배출되는 배기가스가 환경오염의 주요 원인이 되고 있다.

따라서 차량의 배출가스를 줄이기 위한 다양한 연구들이 지속적으로 진행되고 있으며, 배출가스가 발생되지 않는 전기차량의 상용화가 시도되고 있다.

이러한 전기 이륜차, 삼륜차를 포함하는 전기차량은 전기를 공급원으로 하여 구동되는 차량을 의미하며, 차량에 전력 공급 및 충방전이 가능한 배터리를 탑재하고, 배터리에서 공급되는 전력을 통해 운행하도록 구성되어 있다. 전기차량은 내연기관 차량과 비교하여 주행 유지비가 저렴하고, 소음 및 진동이 적으며, 구조가 단순하고 내구성이 뛰어나다는 장점이 있으며, 정비를 받기 위한 전기차 전문가 부족, 충전소 인프라 부족, 배터리 충전 시간 등 많은 문제점이 존재하나 이를 해결하기 위해 지속적으로 개발 중인 단계이다.

전기차량의 구성으로는 크게 일반 차량과 동일한 구성요소를 갖는 차량의 기본적인 기능부와 함께, 크게 전기에 의해 구동되어 차량을 운행시키기 위한 구동모터와, 구동모터에 전기를 공급하는 배터리로 구성된다.

통상적으로 전기차량의 배터리는 전기차량을 가동하기 위해서 복수의 셀(Cell)로 이루어진 모듈(Module)과, 모듈을 묶고 배터리의 온도나 전압 등을 관리해주는 배터리 관리 시스템(BMS, Battery Management System), 냉각장치 등을 추가한 하나의 배터리 팩 형태로 사용하는 것이 일반적이다.

전기차량에 탑재되는 배터리 팩은 엔진 시동을 위한 고출력을 낼 수 있는 출력 특성과, 잦은 시동에도 불구하고 충방전 특성이 강건하게 유지되고, 긴 수명이 보장되어야 하며, 도로에서 주행 중에 배터리 팩의 특정 원인으로 인한 문제로 출력이 나오지 않아 갑작스러운 정지와 더불어 움직이는 것이 불가능하며, 경사진 도로에서 필요한 출력이 나오지 않을 경우 사고의 위험이 크다는 문제점이 있다.

또한 전기차량에는 배터리 팩이 1개 탑재되어 사용되는데, 배터리 팩의 노후화, 배터리 충방전 기능 저하 등 다양한 원인에 의해 전기차량에 전원 공급이 중단되어 배터리 팩을 교체하거나 수리하기 전까지는 사용이 불가능하다는 문제가 발생하였다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 종래기술로 대한민국 공개특허 제10-2017-0088530호 “전기구동장치의 다중화 배터리팩 전원공급시스템”은 전기구동장치에 전원을 공급하도록 독립적인 형태로 병렬 구조로 각각 연결되는 다수개의 배터리 팩, 상기 배터리 팩에서 제공되는 전원을 이용하여 전기구동장치를 동작하는 부하부, 상기 배터리 팩과 병렬구조를 가지고 배터리 팩에 전원을 공급하여 충전시키는 충전부, 상기 배터리 팩과 CAN 통신을 통해 각 배터리 팩의 상태값을 디스플레이하는 대쉬보드, 상기 대쉬보드와 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 구성되어있다.

상기 종래기술은 복수의 배터리 팩을 구비하여 특정 배터리 팩의 문제가 발생하여도 다른 배터리 팩을 통하여 전기구동장치를 동작시키고, BMS 및 배터리 팩간의 병렬 구조를 통해 2차 밸런싱 동작을 하게 하여 성능 및 수명을 향상시키도록 되어 있으나, 전기차량에 구비되는 다수개의 배터리 팩의 운영이 효율적이지 않다는 문제점이 있으며, 단순히 다수개의 배터리 팩 중 하나를 선택 사용하도록 구성되어 있을 뿐, 배터리 팩의 상태, 잔존 용량에 따른 모터 출력을 제어할 수 없어 배터리 팩의 사용이 효율성이 저하된다는 문제점이 있다.

따라서 전기차량의 구동에 있어서 배터리 팩의 이상으로 인해 중단되지 않도록 다수개의 배터리 팩을 구비하여 운영하되, 다수개의 배터리 팩의 수명을 길게 유지할 수 있으며, 다수개의 배터리 팩의 건강상태와 사용가능 여부를 확인하고 배터리 팩의 상태에 따라 전기차량의 모터 출력을 제어할 수 있는 배터리 운영 시스템이 필요하다.

한국공개특허공보 제10-2017-0088530호(2017.08.02.)

이에 따라 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 착안 된 것으로서, 더욱 상세하게는 전기 이륜차, 전기 삼륜차를 포함하는 전기차량의 계기판을 통해 다수개의 배터리 팩의 배터리 충전량(SOC, State of charge)과 배터리 건강 상태(SOH, State of health)을 체크할 수 있으며, 다수개의 배터리 팩 중 사용 가능한 배터리 팩을 확인하여 배터리 팩의 순차사용 및 동시사용을 설정할 수 있으며, 모터 제어부의 출력을 배터리 팩의 동시사용 조건에 따라 자동 조정되도록 구성된 계기판을 통해 배터리 운영 제어 및 제어기의 출력 선정이 가능한 멀티 배터리 운영 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 복수의 셀로 구성되는 다수개의 배터리 팩(10, 20, 30); 상기 다수개의 배터리 팩(10, 20, 30)과 전력선(2)으로 연결되어 상기 다수개의 배터리 팩(10, 20, 30)에서 전력을 공급받는 모터 제어기(40); 상기 모터 제어기(40)와 연결되어 모터 제어기(40)에 의해 구동되는 모터(50); 상기 다수개의 배터리 팩(10, 20, 30)에 각각 구비되어 센서를 통해 전압, 전류, 온도 정보를 확인하고, 충방전을 제어하며, 통신라인(1)을 통해 배터리 충전량(SOC, State of charge)과 배터리 건강 상태(SOH, State of health)를 확인하는 BMS(Battery Management System)(61, 62, 63); 상기 다수개의 배터리 팩(10, 20, 30) 및 모터 제어기(40)와 통신라인(1)을 통해 연결되어 전압, 전류, 온도 정보, 배터리 충전량, 배터리 건강 상태가 디스플레이부(71)를 통해 표시되고, 상기 다수개의 배터리 팩(10, 20, 30)의 세팅을 선택할 수 있도록 조작부(72)가 구비된 계기판(70); 및 상기 BMS(61, 62, 63)와 계기판(70) 사이에 통신라인(1)을 통해 연결되고, 상기 다수개의 배터리 팩(10, 20, 30)이 순차사용 또는 동시사용 되도록 제어하는 배터리 운영 제어부(80);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 다수개의 배터리 팩(10, 20, 30)은 각 배터리 팩(10, 20, 30)과 모터 제어기(40)의 사이에 구비되어 선로를 개폐시키는 제1, 2, 3 스위치(11, 21, 31)를 더 포함하며, 상기 제1, 2, 3 스위치(11, 21, 31)는 상기 배터리 운영 제어부(80)와 통신라인(1)을 통해 연결되고, 상기 배터리 운영 제어부(80)의 제어에 따라 선택적으로 개폐되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 배터리 운영 제어부(80)는 BMS(61, 62, 63)로부터 전압, 전류, 온도 정보를 제공받고, 배터리 충전량 및 배터리 건강 상태를 실시간 제공받아 각각의 배터리 팩(10, 20, 30)의 이상 여부를 확인하여 사용 가능 여부를 판단하고, 계기판(70)의 디스플레이부(71)에 표시하도록 제어하며, 상기 배터리 팩(10, 20, 30)의 순차사용 또는 동시사용 설정에 따라 상기 배터리 팩(10, 20, 30)에 해당하는 제1, 2, 3 스위치(11, 21, 31)의 개폐를 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 배터리 운영 제어부(80)는 상기 배터리 팩(10, 20, 30)이 모두 사용 가능한 상태인 것으로 판단하면, 각 배터리 팩(10, 20, 30)의 순차사용을 위한 배터리 사용 순서를 설정하고, 상기 배터리 사용 순서에 따라 상기 제1, 2, 3 스위치(11, 21, 31)의 개폐를 제어하고, 계기판(70)에 구비된 디스플레이부(71)로 표시하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 배터리 운영 제어부(80)는 사용 중인 배터리 팩의 전압과, 다른 배터리 팩의 전압을 비교하여 동일하거나 미리 설정된 전압차 내에 있는 것으로 판단하면 복수의 배터리 팩을 동시사용 가능한 것으로 판단하고, 동시사용 가능한 복수의 배터리 팩을 디스플레이부(71)로 표시하며, 동시사용을 위한 다른 배터리 팩이 조작부(72)를 통해 선택되면, 제1, 2, 3 스위치(11, 21, 31) 중 상기 다른 배터리 팩에 해당하는 스위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 배터리 운영 제어부(80)는 사용 중인 배터리 팩의 전압이 소모됨에 따라 다른 배터리 팩 전압을 확인하고, 순차사용 또는 동시사용을 선택할 수 있도록 디스플레이부(71)에 표시되며, 조작부(72)를 통해 순차사용 또는 동시사용 여부가 선택되지 않은 경우, 사용 중인 배터리 팩의 배터리 충전량(SOC) 최저까지 소모된 이후, 다른 배터리 팩으로 자동 전환되도록 제1, 2, 3 스위치(11, 21, 31)를 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 배터리 운영 제어부(80)는 상기 배터리 팩(10, 20, 30)의 동시사용이 설정되면, 통신라인(1)을 통해 모터 제어기(40)의 최대 출력값을 미리 설정된 출력값으로 세팅하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 통신라인(1)은 CAN, LIN, 이더켓 중 어느 하나가 선택되어 사용될 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 계기판(70)은 계기판(70) 전방에 위치하는 사용자를 감지할 수 있도록 디스플레이부(71) 일측에 인체감지센서(73)가 구비되며, 상기 배터리 팩(10, 20, 30)과 모터 제어기(40)의 사이에 연결된 전력선(2)에는 배터리 운영 제어부(40)의 제어에 의해 상기 모터 제어기(40)로 전달되는 전력을 차단하도록 전력차단 스위치(2a)가 구비되어, 상기 인체감지센서(73)를 통해 계기판(70)의 전방에 사용자가 있는 것이 감지되면, 상기 배터리 운영 제어부(80)가 상기 전력차단 스위치(2a)를 연결하도록 제어하여 상기 배터리 팩(10, 20, 30)의 전력이 모터 제어기(40)로 전달되도록 전력선(2)을 연결시키고, 상기 인체감지센서(73)를 통해 사용자가 감지되지 않으면 상기 배터리 운영 제어부(80)가 전력차단 스위치(2a) 연결을 해제하여 모터 제어기(40)로 전달되는 전력을 차단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 배터리 팩(10, 20, 30)은 외측을 감싸도록 배터리 고정부(90)가 더 구비되어 상기 배터리 팩(10, 20, 30)이 고정되어 설치되고, 상기 배터리 고정부(90)에는 기울기 센서(91)가 더 구비되며, 상기 배터리 운영 제어부(80)와 연결되어 배터리 고정부(90)의 기울기 값을 전달받아 미리 저장된 기울기 값과 비교하여 전기차량이 이동하는 도로 정보가 평지, 언덕, 내리막길 중 어느 하나인 것으로 판단하고, 상기 도로 정보를 상기 배터리 운영 제어부(80)로 전송하는 MCU(81)를 더 포함하여, 상기 MCU(81)가 기울기 센서(91)를 통해 실시간으로 배터리 고정부(90)의 기울기 값을 전송받아 상기 도로 정보를 배터리 운영 제어부(80)로 전송하고, 상기 배터리 운영 제어부(80)는 모터 제어기(40)의 최대 출력을 상기 도로 정보에 따라 미리 저장된 출력값으로 제어하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

이상의 구성 및 작용에 의하면, 본 발명은 전기 이륜차, 전기 삼륜차를 포함하는 전기차량의 계기판을 통해 다수개의 배터리 팩의 배터리 충전량(SOC, State of charge)과 배터리 건강 상태(SOH, State of health)을 실시간으로 체크할 수 있으며, 배터리 팩의 이상상태가 발생하여도 다른 배터리 팩을 연결 전력 공급이 가능하여 안전성이 향상된다는 이점이 있다.

또한, 다수개의 배터리 팩 중 사용 가능한 배터리 팩을 확인하고, 사용 가능한 다수개의 배터리 팩을 순차사용 및 동시사용 되도록 설정 가능함과 더불어, 모터 제어부의 출력을 배터리 팩의 동시사용 조건에 따라 자동 조정되도록 구성되어 다수개의 배터리 팩 운영이 효율적인 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 계기판을 통해 배터리 운영 제어 및 제어기의 출력 선정이 가능한 멀티 배터리 운영 시스템을 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 계기판을 통해 배터리 운영 제어 및 제어기의 출력 선정이 가능한 멀티 배터리 운영 시스템의 배터리 팩의 순차사용을 설명하기 위한 참고도.
도 3은 본 발명에 따른 계기판을 통해 배터리 운영 제어 및 제어기의 출력 선정이 가능한 멀티 배터리 운영 시스템의 다수개의 배터리 팩의 동시사용을 설명하기 위한 참고도.
도 4는 본 발명에 따른 계기판을 통해 배터리 운영 제어 및 제어기의 출력 선정이 가능한 멀티 배터리 운영 시스템의 계기판을 설명하기 위한 구성도.
도 5는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 계기판을 통해 배터리 운영 제어 및 제어기의 출력 선정이 가능한 멀티 배터리 운영 시스템의 인체감지센서를 나타내는 참고도.
도 6은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 계기판을 통해 배터리 운영 제어 및 제어기의 출력 선정이 가능한 멀티 배터리 운영 시스템의 전력차단 스위치 및 배터리 팩 전력 차단을 설명하기 위한 참고도.

이하, 도면 1 내지 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

상기 다수개의 배터리 팩(10, 20, 30)은 전기 이륜차, 삼륜차를 포함하는 전기차량의 구동을 위해 모터 제어기(40)에 전력을 공급하며, 상기 배터리 팩(10, 20, 30)은 각각 병렬연결 구조로 형성될 수 있으며, 본 발명은 배터리 팩(10, 20, 30)을 세 개로 명시하여 제시하지만 최초 설계에 따라 세 개 이상의 배터리 팩이 구비될 수 있다.

상기 모터 제어기(40)는 상기 다수개의 배터리 팩(10, 20, 30)과 전력선(2)으로 연결되어 상기 다수개의 배터리 팩(10, 20, 30)에서 전력을 공급 받는다.

상기 BMS(Battery Management System)(61, 62, 63)는 상기 모터 제어기(40)와 연결되어 모터 제어기(40)에 의해 구동되는 모터(50), 상기 다수개의 배터리 팩(10, 20, 30)에 각각 구비되어 센서를 통해 전압, 전류, 온도 정보를 확인하고, 충방전을 제어하며, 통신라인(1)을 통해 배터리 충전량(SOC, State of charge)과 배터리 건강 상태(SOH, State of health)를 확인하도록 구성된다.

여기서 상기 BMS(61, 62, 63)는 전압센서, 전류센서, 온도센서 등 각종 센서가 구비되어 배터리 팩(10, 20, 30)의 셀별 충전 용량을 측정할 수 있으며, 측정한 각 셀의 잔존 용량(SOC) 데이터를 통해 다른 셀들에 비해 높게 충전된 셀을 방전시키도록 구성되어 셀들의 충전 용량을 비슷한 수준으로 조정하는 충전 용량의 밸런싱이 가능하며, 쿨러 등 추가 온도 관리 수단이 구비될 수 있고, 차량 통신을 통해 성능 진단 경보 신호를 발생하는 등 배터리 팩의 상태를 확인하고, 적절한 배터리 팩의 상태를 유지하기 위해 제어하는 시스템이다.

상기 계기판(70)은 상기 다수개의 배터리 팩(10, 20, 30) 및 모터 제어기(40)와 통신라인(1)을 통해 연결되어 전압, 전류, 온도 정보, 배터리 충전량, 배터리 건강 상태가 디스플레이부(71)를 통해 표시되고, 상기 다수개의 배터리 팩(10, 20, 30)의 세팅을 선택할 수 있도록 조작부(72)가 구비될 수 있다.

상기 배터리 운영 제어부(80)은 상기 BMS(61, 62, 63)와 계기판(70) 사이에 통신라인(1)을 통해 연결되고, 상기 다수개의 배터리 팩(10, 20, 30)이 순차사용 또는 동시사용 되도록 제어한다.

여기서 상기 통신라인(1)은 CAN, LIN, 이더켓 중 어느 하나가 선택되어 사용될 수 있으며, 상기 계기판(70), 배터리 운영 제어부(80), 배터리 팩(10, 20, 30), 및 모터 제어기(40)와 연결되도록 구성된다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 다수개의 배터리 팩(10, 20, 30)은 각 배터리 팩(10, 20, 30)과 모터 제어기(40)의 사이에 구비되어 선로를 개폐시키는 제1, 2, 3 스위치(11, 21, 31)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 제1, 2, 3 스위치(11, 21, 31)는 상기 배터리 운영 제어부(80)와 통신라인(1)을 통해 연결되고, 상기 배터리 운영 제어부(80)의 제어에 따라 선택적으로 개폐되도록 구비된다.

그리고 상기 배터리 운영 제어부(80)는 BMS(61, 62, 63)로부터 전압, 전류, 온도 정보를 제공받고, 배터리 충전량 및 배터리 건강 상태를 실시간 제공받아 각각의 배터리 팩(10, 20, 30)의 이상 여부를 확인하여 사용 가능 여부를 판단하고, 배터리 팩(10, 20, 30)의 이상 여부를 계기판(70)의 디스플레이부(71)에 표시한다.

여기서 상기 디스플레이부(71)는 각 배터리 팩(10, 20, 30)의 전압, 전류, 온도 정보를 제공받고, 배터리 충전량 및 배터리 건강 상태를 한눈에 확인할 수 있도록 그래픽으로 표시될 수 있으며, 색, 글자로 각 배터리 팩의 상태를 레벨별로 표시하도록 구성될 수 있다.

또한 상기 배터리 운영 제어부(80)는 배터리 팩(10, 20, 30)의 순차사용 및 동시사용을 제어하되, 전력선(2)에 각각 구비된 제1, 2, 3 스위치(11, 21, 31)을 각각 개폐하는 동작을 제어하며, 상기 조작부(72)를 통해 사용자가 배터리 팩의 순차사용 또는 동시사용을 설정하며 이에 따라 제1, 2, 3 스위치(11, 21, 31) 중 설정된 배터리 팩에 해당하는 제1, 2, 3 스위치(11, 21, 31)의 개폐를 제어하도록 구성된다.

여기서, 상기 배터리 팩(10, 20, 30)의 순차사용 설정 시 상기 배터리 운영 제어부(80)는 상기 배터리 팩(10, 20, 30)이 모두 사용 가능한 상태인 것으로 판단하면, 각 배터리 팩(10, 20, 30)의 순차사용을 위한 배터리 사용 순서를 설정하고, 상기 배터리 사용 순서에 따라 상기 제1, 2, 3 스위치(11, 21, 31)의 개폐를 제어하고, 계기판(70)에 구비된 디스플레이부(71)로 표시하도록 구성된다.

이를 자세히 설명하면 상기 계기판(70)에 현재 사용중인 배터리 팩이 표시되고, 사용중인 배터리 팩과, 다른 배터리 팩들의 전압, 전류, 온도, 충전량, 건강상태 등이 디스플레이부(71)에 표시될 수 있으며, 사용중인 배터리 팩의 용량이 미리 정해진 수치까지 떨어지게 되면, 디스플레이부(71)에 사용 불가능한 상태로 표시되고 배터리 운영 제어부(80)에 미리 설정되어 있는 다음 사용할 배터리 팩의 전압, 전류, 온도, 충전량, 건강상태가 함께 표시되며, 전기차량 사용자가 조작부(72)를 통해 다음 사용할 배터리 팩을 수동으로 선택하면, 상기 배터리 운영 제어부(80)가 제1, 2, 3 스위치(11, 21, 31) 중 해당되는 스위치를 연결하도록 구성된다.

여기서, 다음 사용할 배터리 팩이 디스플레이부(71)를 통해 안내되었음에도 불구하고, 사용자가 조작부(72)를 통해 순차사용 설정을 선택하지 않을 경우, 상기 배터리 운영 제어부(80)는 미리 설정되어 있는 순서에 따라 다음 사용할 배터리 팩이 자동 전환되도록 스위치를 연결하도록 제어한다.

이후 상기 배터리 운영 제어부(80)는 상기 배터리 팩(10, 20, 30)의 순차사용이 설정되면, 현재 사용중인 배터리 팩에 해당하는 스위치를 제어하여 사용중인 배터리 팩을 연결을 해제 시킨다.

다음으로 본 발명에 따른 계기판을 통해 배터리 운영 제어 및 제어기의 출력 선정이 가능한 멀티 배터리 운영 시스템의 배터리 팩 동시사용 설정에 대하여 설명한다.

상기 배터리 운영 제어부(80)는 사용 중인 배터리 팩의 전압과, 다른 배터리 팩의 전압을 비교하여 동일하거나 미리 설정된 전압차 내에 있는 것으로 판단하면 복수의 배터리 팩을 동시사용 가능한 것으로 판단하고, 동시사용 가능한 복수의 배터리 팩을 디스플레이부(71)로 표시하며, 동시사용을 위한 다른 배터리 팩이 조작부(72)를 통해 선택되면, 제1, 2, 3 스위치(11, 21, 31) 중 상기 다른 배터리 팩에 해당하는 스위치를 제어한다.

상기 배터리 팩(10, 20, 30)의 순차사용과 동일하게 최초 사용중인 배터리 팩의 전압, 전류, 온도, 충전량, 건강상태가 디스플레이부(71)에 표시되며, 상기 배터리 운영 제어부(80)는 사용중인 배터리 팩의 전압과 동일한 전압을 갖거나, 미리 설정되어있는 전압 오차값에 포함되는 다른 배터리 팩을 실시간 확인하여 사용중인 배터리 팩과 동시사용이 가능한 다른 배터리 팩이 디스플레이부(71)에 표시된다.

그리고, 전기차량 사용자가 조작부(72)를 통해 상기 사용중인 배터리 팩과, 다른 배터리 팩의 동시사용을 설정할 수 있으며, 동시사용이 아닌 순차사용으로 선택할 수도 있다.

또한, 상기 사용자가 조작부(72)를 통해 동시사용 설정을 선택하지 않을 경우, 상기 배터리 운영 제어부(80)가 사용중인 배터리 팩과 동시사용 가능한 다른 배터리 팩의 동시사용을 자동 전환되도록 제어하거나, 상기 사용중인 배터리 팩의 배터리 충전량(SOC) 최저까지 사용한 후 미리 설정된 다음 배터리 팩으로 순차사용되도록 제어할 수도 있다.

또한, 본 발명에 따르면 상기 배터리 운영 제어부(80)는 상기 배터리 팩(10, 20, 30)의 동시사용이 설정될 경우, 통신라인(1)을 통해 모터 제어기(40)의 최대 출력값을 미리 설정된 출력값으로 세팅하도록 제어 신호를 전송하여 상기 배터리 팩(10, 20, 30)의 동시사용 시 적절한 출력값으로 모터 제어기(40)의 출력제한을 세팅받을 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 계기판을 통해 배터리 운영 제어 및 제어기의 출력 선정이 가능한 멀티 배터리 운영 시스템은 전기차량에서 사용자가 계기판을 통해 각 배터리 팩(10, 20, 30)의 이상여부, 충전량, 건강상태 등을 실시간 확인할 수 있으며, 상기 배터리 팩(10, 20, 30)의 동시사용 및 순차사용을 사용자가 조작부(72)를 통해 수동으로 세팅하거나 또는 상기 배터리 운영 제어부(80)에 미리 설정된 배터리 순차사용 순서를 자동으로 세팅할 수 있으며, 배터리 팩(10, 20, 30)의 동시사용이 설정되면 배터리 운영 제어부(80)에 미리 저장되어있는 출력값으로 모터 제어기(40)의 출력을 제한할 수 있다.

본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 계기판(70)은 디스플레이부(71)의 일측에 인체감지센서(73)가 더 구비될 수 있다.

상기 인체감지센서(73)는 전기차량의 디스플레이부(71) 또는 핸들 등에 구비될 수 있으며, 전기차량의 운전석에 사용자가 앉아있는 지를 확인할 수 있는 센서로 적외선 센서 또는 안면인식센서로 구비될 수 있다.

또한 상기 배터리 팩(10, 20, 30)과 모터 제어기(40)의 사이를 구비된 상기 전력선(2)에는 모터 제어기(40)로 공급되는 전력을 차단할 수 있는 전력차단 스위치(2a)가 구비된다.

상기 인체감지센서(73)를 통해 계기판(70)의 전방 운전석 구역에 사용자가 있는 것이 감지되면, 상기 배터리 운영 제어부(80)는 상기 전력차단 스위치(2a)를 연결하도록 제어하여 상기 배터리 팩(10, 20, 30)의 전력이 모터 제어기(40)로 전달되도록 하고, 상기 인체감지센서(73)를 통해 사용자가 감지되지 않으면 상기 배터리 운영 제어부(80)는 상기 전력차단 스위치(2a)의 연결을 해제하여 모터 제어기(40)로 전달되는 전력을 차단하도록 구성되는 것이다.

여기서 전력이 바로 차단되어 전기차량의 구동이 멈춰 안전사고가 발생하지 않도록 상기 인체감지센서(73)를 통해 사용자가 감지되지 않으면 상기 배터리 운영 제어부(80)는 미리 설정된 시간이 경과되어야 상기 전력차단 스위치(2a)의 연결을 해제하도록 구성된다.

본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 배터리 팩(10, 20, 30)은 외측을 감싸도록 배터리 고정부(90)가 더 구비되어 상기 배터리 팩(10, 20, 30)이 고정되어 설치되고, 상기 배터리 고정부(90)에는 기울기 센서(91)가 더 구비되며, 상기 배터리 운영 제어부(80)와 연결되어 배터리 고정부(90)의 기울기 값을 전달받아 미리 저장된 기울기 값과 비교하여 전기차량이 이동하는 도로 정보가 평지, 언덕, 내리막길 중 어느 하나인 것으로 판단하고, 상기 도로 정보를 상기 배터리 운영 제어부(80)로 전송하는 MCU(81)를 더 포함하여 구성된다.

여기서 상기 MCU(81)가 기울기 센서(91)를 통해 실시간으로 배터리 고정부(90)의 기울기 값을 전송받아 평지, 언덕, 내리막길 중 어느 하나인 것으로 판단하면, 상기 도로 정보를 배터리 운영 제어부(80)로 전송하고, 상기 배터리 운영 제어부(80)는 모터 제어기(40)의 최대 출력을 상기 도로 정보에 따라 미리 저장된 출력값으로 제어하도록 구비된다.

상기 MCU(81)가 평지, 언덕, 내리막길을 판단하는 상기 미리 저장된 기울기 값은 최초 설계에 따라 선택되어 저장된 것으로, 상기 MCU(81)는 기울기 센서(91)를 통해 전달받은 기울기 값이 평지인 것으로 판단되면, 상기 배터리 운영 제어부(80)는 모터 제어기(40)의 출력값을 조정하지 않으며, 상기 MCU(81)는 기울기 센서(91)를 통해 전달받은 기울기 값이 언덕에 해당하는 것으로 판단되면 상기 배터리 운영 제어부(80)는 모터 제어기(40)의 출력값이 커지도록 상기 배터리 팩(10, 20, 39)의 동시사용을 제어하고, 상기 기울기 값이 내리막길인 것으로 판단되면, 상기 배터리 운영 제어부(80)는 동시사용되는 배터리 팩(10, 20, 30)의 연결을 해제하여 모터 제어기(40)의 출력값을 기본 출력값보다 낮게 설정되도록 제어할 수 있다.

즉, 본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 배터리 팩(10, 20, 30)의 외부 충격으로 인한 파손을 방지하기 위해 구비된 상기 배터리 고정부(90)에는 복수의 기술기 센서(91)가 더 구비되고, 상기 MCU(81)가 기울기 센서(91)를 통해 전기차량이 운행되는 도로가 평지, 내리막길, 언덕 중 어느 하나인 것으로 도로 정보를 판단하고 이를 배터리 운영 제어부(80)로 전송하게 되면, 상기 배터리 운영 제어부(80)는 배터리 팩(10, 20, 30)의 제1, 2, 3 스위치(11, 21, 31)의 개폐를 제어하여 상기 모터 제어기(40)을 출력값을 가변할 수 있는 것이다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 전기 이륜차, 전기 삼륜차를 포함하는 전기차량의 계기판을 통해 다수개의 배터리 팩의 배터리 충전량(SOC, State of charge)과 배터리 건강 상태(SOH, State of health)을 실시간으로 체크할 수 있으며, 배터리 팩의 이상상태가 발생하여도 다른 배터리 팩을 연결 전력 공급이 가능하여 안전성이 향상된다는 이점이 있다.

한편 본 명세서에 개시된 기술에 관한 설명은 단지 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 개시된 기술의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 개시된 기술의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 개시된 기술에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

또한, 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다. “제1”, “제2” 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소로 제1구성요소로 명명될 수 있다.

나아가 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어”있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 “~사이에”와 “~사이에”또는 “~에 이웃하는” 과 “~에 직접 이웃하는” 등도 마찬가지로 해석되어 야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않은 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

1 : 통신라인
2 : 전력선 2a : 전력차단 스위치
10, 20, 30 : 배터리 팩 11, 21, 31 : 제1, 2, 3 스위치
40 : 모터 제어기
50 : 모터
61, 62, 63 : BMS
70 : 계기판 71 : 디스플레이부
72 : 조작부 73 : 인체감지센서
80 : 배터리 운영 제어부

Claims

복수의 셀로 구성되는 다수개의 배터리 팩(10, 20, 30);
상기 다수개의 배터리 팩(10, 20, 30)과 전력선(2)으로 연결되어 상기 다수개의 배터리 팩(10, 20, 30)에서 전력을 공급받는 모터 제어기(40);
상기 모터 제어기(40)와 연결되어 모터 제어기(40)에 의해 구동되는 모터(50);
상기 다수개의 배터리 팩(10, 20, 30)에 각각 구비되어 센서를 통해 전압, 전류, 온도 정보를 확인하고, 충방전을 제어하며, 통신라인(1)을 통해 배터리 충전량(SOC, State of charge)과 배터리 건강 상태(SOH, State of health)를 확인하는 BMS(Battery Management System)(61, 62, 63);
상기 다수개의 배터리 팩(10, 20, 30) 및 모터 제어기(40)와 통신라인(1)을 통해 연결되어 전압, 전류, 온도 정보, 배터리 충전량, 배터리 건강 상태가 디스플레이부(71)를 통해 표시되고, 상기 다수개의 배터리 팩(10, 20, 30)의 세팅을 선택할 수 있도록 조작부(72)가 구비된 계기판(70); 및
상기 BMS(61, 62, 63)와 계기판(70) 사이에 통신라인(1)을 통해 연결되고, 상기 다수개의 배터리 팩(10, 20, 30)이 순차사용 또는 동시사용 되도록 제어하는 배터리 운영 제어부(80);를 포함하는 것을 특징으로 하는 계기판을 통해 배터리 운영 제어 및 제어기의 출력 선정이 가능한 멀티 배터리 운영 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 다수개의 배터리 팩(10, 20, 30)은 각 배터리 팩(10, 20, 30)과 모터 제어기(40)의 사이에 구비되어 선로를 개폐시키는 제1, 2, 3 스위치(11, 21, 31)를 더 포함하며,
상기 제1, 2, 3 스위치(11, 21, 31)는 상기 배터리 운영 제어부(80)와 통신라인(1)을 통해 연결되고, 상기 배터리 운영 제어부(80)의 제어에 따라 선택적으로 개폐되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 계기판을 통해 배터리 운영 제어 및 제어기의 출력 선정이 가능한 멀티 배터리 운영 시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 배터리 운영 제어부(80)는 BMS(61, 62, 63)로부터 전압, 전류, 온도 정보를 제공받고, 배터리 충전량 및 배터리 건강 상태를 실시간 제공받아 각각의 배터리 팩(10, 20, 30)의 이상 여부를 확인하여 사용 가능 여부를 판단하고, 계기판(70)의 디스플레이부(71)에 표시하도록 제어하며,
상기 배터리 팩(10, 20, 30)의 순차사용 또는 동시사용 설정에 따라 상기 배터리 팩(10, 20, 30)에 해당하는 제1, 2, 3 스위치(11, 21, 31)의 개폐를 제어하는 것을 특징으로 하는 계기판을 통해 배터리 운영 제어 및 제어기의 출력 선정이 가능한 멀티 배터리 운영 시스템.
제 3 항에 있어서,
상기 배터리 운영 제어부(80)는 상기 배터리 팩(10, 20, 30)이 모두 사용 가능한 상태인 것으로 판단하면, 각 배터리 팩(10, 20, 30)의 순차사용을 위한 배터리 사용 순서를 설정하고, 상기 배터리 사용 순서에 따라 상기 제1, 2, 3 스위치(11, 21, 31)의 개폐를 제어하고, 계기판(70)에 구비된 디스플레이부(71)로 표시하는 것을 특징으로 하는 계기판을 통해 배터리 운영 제어 및 제어기의 출력 선정이 가능한 멀티 배터리 운영 시스템.
제 4 항에 있어서,
상기 배터리 운영 제어부(80)는 사용 중인 배터리 팩의 전압과, 다른 배터리 팩의 전압을 비교하여 동일하거나 미리 설정된 전압차 내에 있는 것으로 판단하면 복수의 배터리 팩을 동시사용 가능한 것으로 판단하고, 동시사용 가능한 복수의 배터리 팩을 디스플레이부(71)로 표시하며, 동시사용을 위한 다른 배터리 팩이 조작부(72)를 통해 선택되면, 제1, 2, 3 스위치(11, 21, 31) 중 상기 다른 배터리 팩에 해당하는 스위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 계기판을 통해 배터리 운영 제어 및 제어기의 출력 선정이 가능한 멀티 배터리 운영 시스템.
제 5 항에 있어서,
상기 배터리 운영 제어부(80)는 사용 중인 배터리 팩의 전압이 소모됨에 따라 다른 배터리 팩 전압을 확인하고, 순차사용 또는 동시사용을 선택할 수 있도록 디스플레이부(71)에 표시되며, 조작부(72)를 통해 순차사용 또는 동시사용 여부가 선택되지 않은 경우, 사용 중인 배터리 팩의 배터리 충전량(SOC) 최저까지 소모된 이후, 다른 배터리 팩으로 자동 전환되도록 제1, 2, 3 스위치(11, 21, 31)를 제어하는 것을 특징으로 하는 계기판을 통해 배터리 운영 제어 및 제어기의 출력 선정이 가능한 멀티 배터리 운영 시스템.
제 5 항에 있어서,
상기 배터리 운영 제어부(80)는 상기 배터리 팩(10, 20, 30)의 동시사용이 설정되면, 통신라인(1)을 통해 모터 제어기(40)의 최대 출력값을 미리 설정된 출력값으로 세팅하는 것을 특징으로 하는 계기판을 통해 배터리 운영 제어 및 제어기의 출력 선정이 가능한 멀티 배터리 운영 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 통신라인(1)은 CAN, LIN, 이더켓 중 어느 하나가 선택되어 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는 계기판을 통해 배터리 운영 제어 및 제어기의 출력 선정이 가능한 멀티 배터리 운영 시스템.