KR100704944B1 - Battery management system for electric car - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기 자동차용 배터리 관리 시스템에 관한 것으로서, 특히 상기 배터리의 전압을 변환하여 시스템에 필요한 전압으로 공급하는 DC/DC 변화기와, 복수의 배터리가 마련되고, 상기 배터리로부터 공급되는 전원에 의해 구동력을 발생하는 모터와, 상기 모터를 제어하는 모터 제어기를 포함하는 전기 자동차에 있어서, 각각의 배터리에 연결되어 온도 및 전압을 측정하는 센서 모듈과; 상기 각각의 배터리와 연결되어 외부의 제어 신호에 따라 연결된 배터리를 충방전시키는 충방전 회로; 및 상기 충방전 회로를 제어하여 상기 각각의 배터리를 충전하고, 상기 각각의 배터리의 잔존 용량을 체크하는 시점에서 상기 충방전 회로를 제어하여 각각의 배터리를 일정 시간동안 방전시켜 허전압을 제거하고, 상기 센서 모듈로부터 출력되는 정보에 의해 배터리 전압이 회복되는 곡선의 기울기를 계산하여 각각의 배터리의 잔존 용량을 계산하는 배터리 관리 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a battery management system for an electric vehicle, and more particularly, to a DC / DC converter for converting a voltage of the battery into a voltage necessary for the system, and a plurality of batteries, And a motor controller for controlling the motor, the electric vehicle comprising: a sensor module connected to each battery and measuring temperature and voltage; A charge / discharge circuit connected to each of the batteries to charge / discharge the battery connected to the external control signal; And controlling the charging and discharging circuit to charge the respective batteries and to control the charging and discharging circuit at the time of checking the remaining capacity of each battery to discharge each battery for a predetermined time to remove an induced voltage, And a battery management device for calculating a remaining capacity of each battery by calculating a slope of a curve where the battery voltage is recovered by information output from the sensor module.

상기와 같은 본 발명에 따르면 각각의 배터리에 방전 회로를 구비하여, 방전시 허전압을 없애고, 잔존 용량 체크시 곡선의 기울기를 통해 배터리의 전압값을 확인함으로써 정확한 배터리의 잔존 용량을 정확하게 측정할 수 있고, 충전시 상대적으로 높은 배터리의 전압을 방전시켜 배터리간의 전압차를 축소할 수 있다.According to the present invention as described above, the discharge circuit is provided in each of the batteries, and the remaining capacity of the battery can be accurately measured by checking the voltage value of the battery through the inclination of the curve at the time of checking the remaining capacity, And the voltage difference between the batteries can be reduced by discharging a relatively high battery voltage at the time of charging.

전기 자동차, 배터리, 잔존 용량, 방전, 스마트, 디스플레이, 기울기Electric car, battery, remaining capacity, discharge, smart, display, tilt

Description

전기 자동차용 배터리 관리 시스템{Battery management system for electric car}[0001] The present invention relates to a battery management system for an electric vehicle,

도 1은 본 발명에 따른 전기 자동차용 배터리 관리 시스템의 구성을 나타낸 블록도,1 is a block diagram showing the configuration of a battery management system for an electric vehicle according to the present invention;

도 2는 본 발명에 따른 전기 자동차용 배터리 관리 시스템의 센서 모듈의 결선 상태를 나타낸 블록 회로도,FIG. 2 is a block circuit diagram showing a wiring state of a sensor module of a battery management system for an electric vehicle according to the present invention,

도 3은 본 발명에 따른 전기 자동차용 배터리 관리 시스템의 디스플레이 모듈의 구성을 나타낸 블록 회로도,3 is a block circuit diagram showing a configuration of a display module of a battery management system for an electric vehicle according to the present invention,

도 4는 본 발명에 따른 본 발명에 따른 전기 자동차용 배터리 관리 시스템의 충방전 회로의 구성을 나타낸 블록 회로도,4 is a block circuit diagram showing a configuration of a charge-discharge circuit of a battery management system for an electric vehicle according to the present invention,

도 5는 본 발명에 따른 전기 자동차용 배터리 관리 시스템의 스마트 칩의 구성을 나타낸 블록도,5 is a block diagram showing a configuration of a smart chip of a battery management system for an electric vehicle according to the present invention.

도 6은 전기 자동차의 배터리 방전 특성을 나타낸 그래프.6 is a graph showing battery discharge characteristics of an electric vehicle.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS

110 : 센서 모듈 111 : 통신선110: sensor module 111: communication line

120 : 디스플레이 모듈 130 : 충방전 회로120: Display module 130: charge / discharge circuit

135 : 균등 방전회로 140 : 배터리 관리 장치135: Equal Discharge Circuit 140: Battery Management Device

150 : 스마트 모듈 151 : 센서부150: Smart module 151: Sensor part

B : 배터리B: Battery

본 발명은 전기 자동차용 배터리 관리 시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 각각의 배터리에 방전 회로를 구비하여, 방전시 허전압을 없애고, 잔존 용량 체크시 곡선의 기울기를 통해 배터리의 전압값을 확인함으로써 정확한 배터리의 잔존 용량을 정확하게 측정할 수 있고, 충전시 상대적으로 높은 배터리의 전압을 방전시켜 배터리간의 전압차를 축소하도록 하는 전기 자동차용 배터리 관리 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a battery management system for an electric vehicle, and more particularly, to a battery management system for an electric vehicle, which includes a discharge circuit for each battery, And more particularly to a battery management system for an electric vehicle in which the remaining capacity of the battery can be accurately measured and the voltage difference between the batteries is reduced by discharging a relatively high battery voltage at the time of charging.

일반적으로 자동차는 사용하는 연료에 따라서, 가솔린자동차, 디젤자동차, 천연가스 자동차, 하이브리드 자동차, 및 전기자동차로 구분된다.Generally, cars are divided into gasoline cars, diesel cars, natural gas cars, hybrid cars, and electric cars, depending on the fuel used.

이러한 자동차 중 화석연료를 사용하는 자동차는 화석연료가 연소될 때 각종 배기가스가 배출되며, 이러한 매연가스는 호흡기 질환은 물론, 온난화 현상으로 인한 기후의 변화 등 자연환경을 훼손시키고 있다.Among such cars, automobiles using fossil fuels are exhausting various exhaust gases when fossil fuels are burned. Such smoke gases are damaging the natural environment such as respiratory diseases as well as climate change due to warming phenomenon.

또한, 상기 화석연료를 사용하는 자동차는 주행시 소음공해가 발생되어 승차자는 물론, 주변의 이동하는 사람에게 불쾌감을 주었으며, 이러한 화석연료는 재생산이 불가능한 소모물질이므로 화석연료의 고갈을 대비하기 위하여 대체 에너지의 개발이 절실하게 요구되고 있는 실정이다.In addition, the automobile using the fossil fuel generated noise pollution at the time of driving, thereby causing discomfort to passengers as well as people moving around. Such fossil fuels are consumable materials that can not be reproduced. Therefore, in order to prepare for depletion of fossil fuels, The development of such a system is in desperate need.

따라서, 화석연료의 사용량을 최소화 할 수 있는 하이브리드 자동차가 개발되었으나, 이러한 하이브리드 자동차는 종래의 화석연료를 사용하는 자동차에 비하여 화석연료의 소비량을 감소(약 50%)시킬 수는 있지만, 화석연료의 연소를 이용하여 발전하게 되므로 배기가스에 의한 문제점이 해결하는데 한계가 있었다.Therefore, although a hybrid vehicle capable of minimizing the use of fossil fuel has been developed, such a hybrid vehicle can reduce the consumption of fossil fuel (about 50%) compared with a conventional fossil fuel-based automobile, And it is difficult to solve the problems caused by the exhaust gas because it is generated by combustion.

한편, 화석연료를 사용하지 않고 전기를 이용한 전기자동차가 개발되었으며, 이러한 전기자동차는 전기가 축전된 축전지를 차체에 설치하고 상기 축전지에 축전 된 전기를 이용하여 자동차를 운행하는 것으로서, 소음이 최소화됨은 물론, 배기가스가 배출되지 않게 되므로 환경을 유지할 수 있게 되는 장점이 있는 것이다.On the other hand, electric vehicles using electricity without using fossil fuels have been developed. Such electric vehicles have electric accumulators installed in a vehicle body and electric vehicles stored in the accumulators are used to drive vehicles. Of course, since the exhaust gas is not discharged, the environment can be maintained.

이러한 전기 자동차의 특성상 배터리의 충전 잔량을 체크하는 것은 매우 중요한 기술적인 요소가 된다. 자동차내 내장된 배터리를 새롭게 충전하지 않은 상태에서 주행할 수 있는 거리를 예측할 수 있는 중요한 근거를 제공하기 때문이다. 즉, 가솔린 차량의 연료 게이지와 같은 역할을 하는 것이다.It is a very important technological factor to check the remaining charge amount of the battery due to the characteristics of the electric vehicle. Because it provides an important basis for predicting the distance a vehicle can be driven without newly charging the built-in battery in the vehicle. That is, it acts as a fuel gauge for a gasoline vehicle.

이러한 잔량 측정 알고리즘은 그간 다각적으로 연구되어 왔으며, 그 대표적인 것이 배터리의 배터리 팩 전압을 측정하여 전압과 SOC(State Of Charge)간의 상관 관계 그래프에 의존하여 잔존 용량을 계산하는 방법이며, 둘째는 배터리에 충전된 총 전기량과 주행 등을 통해 방전된 총 전기량의 가감을 통해 배터리의 잔존 용량을 산출하는 방식을 들 수 있다. 또한 경우에 따라서는 두 가지 방식을 혼합하여 사용하기도 한다.Such a residual amount measurement algorithm has been studied variously, and a representative example thereof is a method of calculating a remaining capacity by measuring a battery pack voltage of a battery and relying on a correlation graph between a voltage and a state of charge (SOC), and secondly, And a method of calculating the remaining capacity of the battery by adding or subtracting the total amount of charged electricity and the total amount of discharged electricity by running or the like. In some cases, a combination of the two methods is used.

그러나, 전압 측정에 의존한 방식의 경우 전압을 어떤 상황에서 측정하느냐 하는 것이 매우 중요한 요소가 된다. 즉, 충전이 끝나고 아직 방전이 이루어지지 않은 상태에서 전압을 측정하면 소위 허전압이라는 것에 의해 원래의 전압에 비해 상대적으로 높은 전압이 측정되지만 방전이 이루어지기 시작하면 이는 얼마 후 원래의 정상적인 전압치에 근접하게 된다.However, in the case of a voltage-dependent method, it is very important to measure the voltage under certain circumstances. That is, when the voltage is measured while charging is finished and the discharge is not yet performed, a relatively high voltage relative to the original voltage is measured due to the so-called clear voltage, but when the discharge starts to occur, Close.

따라서, 잔존 용량 측정의 필요성에 있어 매우 중요한 시기라고 할 수 있는 운행 직전의 상황에서 놓고 보면 일단 운행을 시작하기 전에는 정확한 잔존 용량을 계산하는 것이 쉽지 않은 것이 현실이다.Therefore, it is a reality that it is not easy to calculate the accurate remaining capacity before the start of operation, considering the very important time for the necessity of the remaining capacity measurement.

또한, 전압 측정에 기반한 잔존 용량 측정 방식의 경우 가장 치명적인 단점이라고 할 수 있는 것이 바로 주행 중(즉, 방전 중)에 있어서는 배터리의 전압이 안정적이지 않을 뿐 아니라 정지 상태에 비해 상대적으로 많이 낮아지게 되며, 그 낮아지는 정도도 배터리 성능이나, 주변 온도 등 다양한 변수에 따라 변화하기 때문에 과연 어느 정도가 정지시의 정상 전압에 해당하는 지에 대한 예측이 쉽지 않은 것이 사실이다.In addition, in the case of the remaining capacity measuring method based on the voltage measurement, the most serious disadvantage is that the voltage of the battery is not stable and relatively low compared to the stopped state during running (i.e., during discharging) , It is true that the degree of the decrease depends on various variables such as the battery performance and the ambient temperature, so it is not easy to predict how much the voltage corresponds to the normal voltage at the time of stopping.

따라서 보통은 차량이 정지한 상태에서 전압을 측정하여 그 데이터에 근거하여 잔존 용량을 계산하게 된다. 그러나, 문제는 차량이 정지한다고 곧 바로 배터리의 낮아진 전압이 정상적으로 회복되는 것이 아니라 회복되는데 시간이 소요되게 된다. 그 시간은 여러 가지 요소에 따라 변화하며 대체적으로 수초에서 수십초를 필요로 하며 경우에 따라서는 수분을 요구하기도 한다.Therefore, usually, the voltage is measured while the vehicle is stopped, and the remaining capacity is calculated based on the data. However, the problem is that as soon as the vehicle is stopped, the lowered voltage of the battery is not recovered normally but it takes time to recover. The time varies depending on a number of factors, and typically takes a few seconds to a few tens of seconds, and sometimes requires moisture.

따라서, 상기와 같이 일정 시간 동안 정차하지 않을 경우 전압 측정의 기회를 계속적으로 놓치게 되어, 결과적으로 잔존 용량 계산 자체가 불가능해지는 사태가 발생하게 된다.Therefore, when the vehicle is not stopped for a predetermined time, the opportunity for voltage measurement is continuously lost, resulting in a situation where the remaining capacity calculation itself becomes impossible.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 각각의 배터리에 방전 회로를 구비하여, 방전시 허전압을 없애고, 잔존 용량 체크시 곡선의 기울기를 통해 배터리의 전압값을 확인함으로써 정확한 배터리의 잔존 용량을 정확하게 측정할 수 있고, 충전시 상대적으로 높은 배터리의 전압을 방전시켜 배터리간의 전압차를 축소하도록 하는 전기 자동차용 배터리 관리 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a discharge circuit in each battery to eliminate a voltage at the time of discharging and check a voltage value of the battery through a slope of a curve And a battery management system for an electric vehicle in which a capacity can be accurately measured and a voltage difference between batteries is reduced by discharging a relatively high battery voltage at the time of charging.

또한, 본 발명은 각 배터리의 전압, 온도 등을 체크하는 센서 모듈을 설치하고, 이들을 하나의 통신 라인을 통해 직렬 연결함으로써 배선을 간단하게 하면서도 배터리 관리를 효과적으로 수행할 수 있도록 하는 전기 자동차용 배터리 관리 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, the present invention provides a battery management module for an electric vehicle, which is provided with a sensor module for checking the voltage and temperature of each battery, and connecting them serially through one communication line, The purpose of the system is to provide.

또, 본 발명은 배터리의 이력 정보가 저장되는 스마트 칩을 각각의 배터리에 설치함으로써 배터리의 성능, 사용 가능 여부 및 재생 가능 여부를 파악할 수 있도록 하는 전기 자동차용 배터리 관리 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.It is another object of the present invention to provide a battery management system for an electric vehicle, which enables a smart chip to store history information of a battery in each battery so that the performance, availability, and reproducibility of the battery can be grasped .

또, 본 발명은 배터리의 전압 및 온도를 디스플레이 장치를 통해 디스플레이함으로써 운전자가 배터리의 상태를 직접 확인할 수 있도록 하는 전기 자동차용 배터리 관리 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.It is another object of the present invention to provide a battery management system for an electric vehicle, which enables a driver to directly check the state of a battery by displaying the voltage and temperature of the battery through a display device.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,According to an aspect of the present invention,

상기 배터리의 전압을 변환하여 시스템에 필요한 전압으로 공급하는 DC/DC 변화기와, 복수의 배터리가 마련되고, 상기 배터리로부터 공급되는 전원에 의해 구동력을 발생하는 모터와, 상기 모터를 제어하는 모터 제어기를 포함하는 전기 자동차에 있어서, 각각의 배터리에 연결되어 온도 및 전압을 측정하는 센서 모듈과; 상기 각각의 배터리와 연결되어 외부의 제어 신호에 따라 연결된 배터리를 충방전시키는 충방전 회로; 및 상기 충방전 회로를 제어하여 상기 각각의 배터리를 충전하고, 상기 각각의 배터리의 잔존 용량을 체크하는 시점에서 상기 충방전 회로를 제어하여 각각의 배터리를 일정 시간동안 방전시켜 허전압을 제거하고, 상기 센서 모듈로부터 출력되는 정보에 의해 배터리 전압이 회복되는 곡선의 기울기를 계산하여 각각의 배터리의 잔존 용량을 계산하는 배터리 관리 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.A DC / DC converter for converting a voltage of the battery into a voltage necessary for the system, a motor for generating a driving force by a power source supplied from the battery, a motor controller for controlling the motor, An electric vehicle comprising: a sensor module connected to each battery to measure a temperature and a voltage; A charge / discharge circuit connected to each of the batteries to charge / discharge the battery connected to the external control signal; And controlling the charging and discharging circuit to charge the respective batteries and to control the charging and discharging circuit at the time of checking the remaining capacity of each battery to discharge each battery for a predetermined time to remove an induced voltage, And a battery management device for calculating a remaining capacity of each battery by calculating a slope of a curve where the battery voltage is recovered by information output from the sensor module.

여기에서, 상기 각각의 배터리에 연결되어 온도 및 전압을 측정하여 전압 및 온도를 운전자에게 디스플레이하는 디스플레이 모듈을 더 구비한다.The display module may further include a display module connected to each of the batteries to measure a temperature and a voltage to display a voltage and a temperature to a driver.

여기에서 또한, 상기 각각의 배터리에 설치되어 배터리의 각종 이력 정보가 저장되고, 이를 외부로 전송하는 스마트 모듈을 더 구비한다.The smart module further includes a smart module installed in each of the batteries to store various pieces of history information of the battery and transmit the information to the outside.

여기에서 또, 상기 스마트 모듈은 각각의 상기 배터리의 충방전 횟수, 과충전 및 과방전 이력, 전압이나 온도 등의 변화 등을 수집하는 센서부와; 이력 데이터 및 관련 정보를 저장할 수 있는 메모리와; 상기 메모리에 저장된 이력 데이터 및 관련 정보를 외부의 시스템으로 전송할 수 있는 인터페이스부; 및 각 구성부를 제어하고, 이력 데이터를 가공하는 컨트롤러를 포함한다.Here, the smart module may include a sensor unit for collecting the number of charge / discharge cycles of each battery, overcharge and overdischarge history, changes in voltage and temperature, and the like; A memory capable of storing history data and related information; An interface unit for transmitting history data and related information stored in the memory to an external system; And a controller for controlling each component and processing the history data.

여기에서 또, 상기 스마트 모듈은 상기 배터리의 상태를 사용자에게 직접 전 달할 수 있는 디스플레이부를 더 구비한다.Here, the smart module further includes a display unit capable of directly transmitting the state of the battery to a user.

여기에서 또, 상기 인터페이스부는 유무선 통신 방식을 통해 외부의 시스템으로 이력 데이터 및 관련 정보를 전송한다.Here, the interface unit transmits the history data and related information to an external system through a wired / wireless communication system.

여기에서 또, 상기 센서 모듈은 하나의 통신선을 이용하여 직렬 연결되고, 상기 각 배터리의 온도 및 전압 정보를 상기 배터리 관리 장치로 전송한다.Here, the sensor modules are connected in series using a single communication line, and the temperature and voltage information of each battery is transmitted to the battery management device.

여기에서 또, 상기 충방전 회로는 상기 각각의 배터리를 충전하는 메인 충전회로와; 상기 배터리 관리 장치의 제어에 따라 상기 메인 충전회로의 충전시 상기 각각의 배터리가 동일하게 충전되도록 제어하는 균등 충전회로; 및 상기 배터리 관리 장치의 제어에 따라 상기 각각의 배터리의 충방전시 상기 각각의 배터리가 동일하게 방전되도록 제어하는 균등 방전회로를 포함한다.Here, the charge / discharge circuit may include a main charging circuit for charging each of the batteries; An equalizing charging circuit for controlling each of the batteries to be charged equally when charging the main charging circuit under the control of the battery management device; And an equalization discharge circuit for controlling the respective batteries to be discharged at the same time when the batteries are charged and discharged under the control of the battery management apparatus.

이하, 본 발명에 따른 전기 자동차용 배터리 관리 시스템의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration of a battery management system for an electric vehicle according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 전기 자동차용 배터리 관리 시스템의 구성을 나타낸 블록도이고, 도 2는 본 발명에 따른 전기 자동차용 배터리 관리 시스템의 센서 모듈의 결선 상태를 나타낸 블록 회로도이며, 도 3은 본 발명에 따른 전기 자동차용 배터리 관리 시스템의 디스플레이 모듈의 구성을 나타낸 블록 회로도이고, 도 4는 본 발명에 따른 본 발명에 따른 전기 자동차용 배터리 관리 시스템의 충방전 회로의 구성을 나타낸 블록 회로도이며, 도 5는 본 발명에 따른 전기 자동차용 배터리 관리 시스템의 스마트 칩의 구성을 나타낸 블록도이다.FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a battery management system for an electric vehicle according to the present invention, FIG. 2 is a block circuit diagram showing a wiring state of a sensor module of a battery management system for an electric vehicle according to the present invention, FIG. 4 is a block circuit diagram showing a configuration of a charge-discharge circuit of a battery management system for an electric vehicle according to the present invention, in which FIG. 4 5 is a block diagram showing a configuration of a smart chip of a battery management system for an electric vehicle according to the present invention.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 전기 자동차용 배터리 관리 시 스템(100)은, 센서 모듈(110)과, 디스플레이 모듈(120)과, 충방전 회로(130)와, 배터리 관리 장치(140)와, 스마트 모듈(150)로 구성된다. 도면중 미설명 부호인 10은 배터리의 전압을 변환하여 시스템에 필요한 전압으로 공급하는 DC/DC 변환기이고, 20은 배터리로부터 공급되는 전원에 의해 구동력을 발생하는 모터이며, 30은 모터를 제어하는 모터 제어기이고, 40은 계기판이다.1 to 5, a battery management system 100 for an electric vehicle according to the present invention includes a sensor module 110, a display module 120, a charge / discharge circuit 130, (140), and a smart module (150). In the figure, reference numeral 10 denotes a DC / DC converter for converting the voltage of the battery to supply the required voltage to the system. Reference numeral 20 denotes a motor for generating driving force by a power source supplied from the battery. Reference numeral 30 denotes a motor Controller, and 40 is the instrument panel.

먼저, 센서 모듈(110)은 각각의 배터리(B)에 연결되어 온도 및 전압을 측정한다. 여기에서, 센서 모듈(110)은 도 2에 도시된 바와 같이 하나의 통신선(111)을 이용하여 직렬 연결되고, 각 배터리(B)의 온도 및 전압 정보를 시리얼 통신 방식을 통해 하기에서 설명할 배터리 관리 장치(140)로 전송한다.First, the sensor module 110 is connected to each battery B to measure temperature and voltage. The sensor module 110 is connected in series using one communication line 111 as shown in FIG. 2, and the temperature and voltage information of each battery B is transmitted through a serial communication method to a battery To the management device (140).

그리고, 디스플레이 모듈(120)은 도 3에 도시된 바와 같이 각각의 배터리(B)에 연결되어 각 배터리(B)의 온도 및 전압 정보를 받아 전압 및 온도를 운전자에게 디스플레이한다. 여기에서, 디스플레이 모듈(120)은 자동차 내의 계기판, 센터페시아 등에 설치되는 것이 바람직하며, 내부에 배터리(B)의 전압, 온도를 측정하는 센서(도시 생략)와, 이를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터(도시 생략) 등이 구비된다.3, the display module 120 is connected to each battery B, receives temperature and voltage information of each battery B, and displays the voltage and temperature to the driver. The display module 120 is preferably installed in a dashboard, a center fascia, or the like in an automobile. The display module 120 includes a sensor (not shown) for measuring the voltage and temperature of the battery B and an A / D converter (not shown) and the like.

또한, 충방전 회로(130)는 도 4에 도시된 바와 같이 각각의 배터리(B)를 충전하는 메인 충전회로(131)와, 배터리 관리 장치(140)의 제어에 따라 메인 충전회로(131)의 충전시 각각의 배터리(B)가 동일하게 충전되도록 제어하는 균등 충전회로(133)와, 배터리 관리 장치(140)의 제어에 따라 각각의 배터리(B)의 충방전시 각각의 배터리(B)가 동일하게 방전되도록 제어하는 균등 방전회로(135)로 구성된다.The charging and discharging circuit 130 includes a main charging circuit 131 for charging each battery B as shown in Fig. 4 and a main charging circuit 131 for charging the main charging circuit 131 under the control of the battery management device 140. [ An equalizing circuit 133 for controlling each of the batteries B to be charged equally at the time of charging and an equalizing circuit 133 for controlling each battery B at the time of charging and discharging of each battery B under the control of the battery management device 140 And an equal discharge circuit 135 for controlling the same discharge.

배터리 관리 장치(Battery Management System : BMS)(140)는 각 구성부를 전반적으로 제어하고, 스타트 키(3)(예: 사용자가 키를 삽입한 뒤 시동을 걸면 스위치가 접촉되면서 회로적으로 연결된 부분에 신호가 전달되도록 하는 것)로부터 신호가 입력되면 각각의 배터리(B)의 잔존 용량을 체크하는 시점에서 충방전 회로(130)의 균등 방전회로(135)를 제어하여 각각의 배터리(B)를 일정 시간동안 방전시켜 허전압을 제거하고, 주행중에는 센서 모듈(110)로부터 출력되는 정보에 의해 배터리 전압이 회복되는 곡선의 기울기를 계산하는 방식 등을 통해 각각의 배터리(B)의 잔존 용량을 계산하여 이를 계기판에 해당 정보를 디스플레이한다.A battery management system (BMS) 140 generally controls each component, and when a start key 3 (e.g., a user inserts a key and then starts up, the switch contacts the circuitly connected portion The battery B is controlled by the uniform discharge circuit 135 of the charge / discharge circuit 130 at the time of checking the remaining capacity of each battery B, The remaining capacity of each battery B is calculated through a method of discharging the battery for a certain period of time and calculating a slope of a curve in which the battery voltage is recovered by information output from the sensor module 110 during driving, This information is displayed on the instrument panel.

스마트 모듈(150)은 도 5에 도시된 바와 같이 각각의 배터리(B)의 충방전 횟수, 과충전 및 과방전 이력, 전압이나 온도 등의 변화 등을 수집하는 센서부(151)와, 이력 데이터 및 관련 정보를 저장할 수 있는 메모리(152)와, 메모리(152)에 저장된 이력 데이터 및 관련 정보를 외부의 시스템(도시 생략)으로 전송할 수 있는 인터페이스부(153)와, 각 구성부를 제어하고, 데이터를 가공하는 컨트롤러(154)와, 배터리(B)의 상태를 사용자에게 직접 전달할 수 있는 디스플레이부(155)로 구성된다. 여기에서, 인터페이스부(153)는 유무선 통신을 통해 이력 데이터와 관련 정보를 외부 시스템으로 전송한다. 여기에서 또한, 센서부(151)는 배터리(B)의 전압을 측정하는 센서(도시 생략)와, 온도를 체크하는 센서(도시 생략)와, 충방전 횟수를 측정하는 센서(도시 생략)와, 과충전 및 과방전을 센싱하는 센서(도시 생략) 등으로 이루어진다.5, the smart module 150 includes a sensor unit 151 for collecting the number of times of charge and discharge of each battery B, overcharge and overdischarge history, changes in voltage and temperature, An interface unit 153 for transmitting history data and related information stored in the memory 152 to an external system (not shown), and an interface unit 153 for controlling each constituent unit, A controller 154 for processing and a display unit 155 for directly transmitting the state of the battery B to the user. Here, the interface unit 153 transmits the history data and the related information to the external system through wired / wireless communication. Here, the sensor unit 151 includes a sensor (not shown) for measuring the voltage of the battery B, a sensor (not shown) for checking the temperature, a sensor (not shown) for measuring the number of charging / discharging, And a sensor (not shown) for sensing overcharge and overdischarge.

이하, 본 발명에 따른 전기 자동차용 배터리 관리 시스템의 동작을 도 1 내지 도 6을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation of the battery management system for an electric vehicle according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 6. FIG.

도 6은 전기 자동차의 배터리 방전 특성을 나타낸 그래프이다.6 is a graph showing battery discharge characteristics of an electric vehicle.

먼저, 본 발명의 배터리 관리 장치(140)는 잔존 용량의 계산을 위해 전압을 측정해야 할 시기에 인위적으로 충방전 회로(130)의 균등 방전회로(135)를 제어하여 배터리(B)를 일정 시간동안 방전시켜 배터리(B)의 허전압을 수 초 정도의 시간 내에 제거한다.First, the battery management device 140 of the present invention controls the uniform discharge circuit 135 of the charging and discharging circuit 130 to artificially control the battery B for a predetermined period of time So that the battery voltage of the battery B is removed within a period of several seconds.

또한 주행중에 있어서, 배터리 관리 장치(140)는 센서 모듈(110)로부터 입력되는 신호를 통해 도 6에 도시된 바와 같이 배터리(B)의 전류 소모가 없는 시간에 그래프에 도시된 바와 같이 전압이 회복되는 곡선의 기울기를 계산하여 최종적으로 회복되었을 때의 전압 값을 예측한다. 즉, 도면상 하단 그래프(적색)는 전류를 나타낸 것이고, 상단 그래프(흑색)는 전압을 나타낸 것으로, 전류와 전압의 사이를 경과시간으로 나누면 기울기가 다르게 나타나게 되는데, 이를 최종적으로 수렴하는 값으로 기울기를 계산하게 된다.6, the battery management device 140 receives a signal from the sensor module 110 to recover the voltage as shown in the graph at the time when the current of the battery B is not consumed The slope of the curve is calculated to predict the voltage value at the time of recovery. That is, the lower graph (red) in the drawing shows the current, and the upper graph (black) shows the voltage. When the current and the voltage are divided by the elapsed time, the slope becomes different. .

그리고, 배터리 관리 장치(140)는 예측된 값을 통해 배터리(B)의 정확한 잔존 요량 계산한다.Then, the battery management device 140 calculates an accurate remaining amount of the battery B based on the predicted value.

한편, 전기 자동차의 경우 한대의 자동차내에 복수개의 배터리를 내장하는 것이 일반적이며, 전기 자동차의 특성상 배터리의 잔량 체크를 비롯한 상태 체크 및 관리가 필수적인 기술적 요소이다.On the other hand, in the case of an electric vehicle, a plurality of batteries are generally installed in a single automobile. Due to the characteristics of the electric automobile, it is a technical factor to check and manage the state of the battery including checking the remaining amount of the battery.

따라서, 기존에는 각각의 배터리에 개별적으로 연결된 신호선을 통해 각 배터리에 관련된 센서들로부터 각 배터리의 전압, 온도 등의 상태를 체크하는 것이 일반적인 방식이나, 본 발명에서는 도 2에 도시된 바와 같이 각각의 센서 모듈(110)을 서로 직렬로 연결하고, 그 종단만을 배터리 관리 장치(140)와 연결시킴으로써 관련 연결 신호선을 획기적으로 줄일 수 있다.Therefore, conventionally, it is a general method to check the state of voltage, temperature, etc. of each battery from sensors associated with each battery through signal lines individually connected to the respective batteries. In the present invention, however, The sensor module 110 is connected in series to the battery management device 140, and only the end of the sensor module 110 is connected to the battery management device 140, so that the related connection signal line can be drastically reduced.

또한, 배터리의 경우 복수의 배터리를 함께 직렬 연결하여 사용할 경우 연결 된 배터리중 상태가 좋지 않은 배터리가 함께 연결되어 있을 경우 이로 인해 함께 연결된 배터리 팩 전체의 성능이 저하되게 된다.Also, when a plurality of batteries are connected in series with a battery, if the connected batteries are connected together in a bad state, the performance of the battery pack connected to each other is deteriorated.

이를 방지하기 위해 배터리의 충방전 정도를 균일하게 유지하는 것이 매우 중요한 기술적 요소이다.In order to prevent this, it is a very important technical factor to maintain the charge / discharge degree of the battery uniformly.

따라서, 본 발명의 배터리 관리 장치(140)는 충방전 회로(130)의 메인 충전회로(131)의 충전 수행시 각 배터리(B)의 충전 전압을 확인하여 균등 방전회로(135)를 제어하여 충전 수준 및 배터리 전압이 상대적으로 높은 배터리에 대해 개별적으로 방전하여 줌으로써 다른 배터리들과의 전압차를 축소하여 준다. 이와 더불어 자동차의 주행시에도 배터리 관리 장치(140)는 상대적으로 전압치가 높은 배터리에 대해 균등 방전회로를 통해 다른 배터리와의 전압차를 줄이도록 한다.The battery management device 140 of the present invention checks the charging voltage of each battery B at the time of charging the main charging circuit 131 of the charging and discharging circuit 130 and controls the equalizing discharging circuit 135 to charge Level voltage and the battery voltage is relatively high, the voltage difference between the battery and the other battery is reduced. In addition, the battery management apparatus 140 also reduces the voltage difference between the battery and the other battery through a uniform discharge circuit for a battery having a relatively high voltage value.

그리고, 본 발명은 디스플레이 모듈을 통해 배터리 관리 장치(140)와는 별개로 운전자에게 전압과 온도를 디스플레이한다. 이러한 디스플레이 모듈(120)은 배터리 관리 장치(140) 등과 같은 관리 장치를 별도로 내장하지 않은 전기 자동차의 경우 개별 배터리의 전압 및 온도 등을 운전자에게 전달하여 줄 수 있어 저가의 솔루션을 통해 효과를 거둘 수 있는 방법이 될 수 있다. 한편, 디스플레이 모듈(120)을 독자적으로 사용하지 않고 배터리 관리 장치(140)로부터 전압 및 온도 정보를 전송받아 이를 디스플레이할 수도 있다.In addition, the present invention displays the voltage and temperature to the driver separately from the battery management device 140 through the display module. In the case of an electric vehicle in which the management device such as the battery management device 140 is not installed separately, the display module 120 can transmit the voltage and temperature of the individual battery to the driver, There can be a way. Alternatively, the voltage and temperature information may be received from the battery management device 140 without using the display module 120 independently.

한편, 전기 자동차에서 배터리에 대한 유지 보수 및 성능이 기준 이하로 저하된 배터리를 교체하는 등의 작업은 비용적 측면에서 무시할 수 없는 사항이 되었다. 문제는 해당 배터리의 성능을 어느 임의의 시점에서 즉각적으로 판단하기란 매 우 어려운 일이며, 따라서 이러한 판단을 위해 본 발명에서는 스마트 모듈(150)이 제시되었다.On the other hand, operations such as maintenance of the battery in the electric vehicle and replacement of the battery whose performance has fallen below the reference level have become negligible in terms of cost. The problem is that it is very difficult to immediately determine the performance of the battery at any time, and therefore, the smart module 150 is presented in the present invention for this determination.

즉, 스마트 모듈(150)은 배터리(B)에 내장되어 컨트롤러(154)의 제어에 따라 배터리(B)의 출고로부터의 센서부(151)가 동작하여 메모리(152)에 배터리 상태에 대한 주요 이력을 저장할 수 있고, 별도의 시스템을 통해 스마트 모듈(150)의 인터페이스부(153)와 유무선 통신으로 연결하여 해당 이력 데이터를 분석하고, 이를 통해 배터리의 성능과 사용 가능 여부 및 재생 가능 여부 등의 판단할 수 있다.That is, the smart module 150 is built in the battery B, and the sensor unit 151 from the discharge of the battery B operates under the control of the controller 154 to generate the main history of the battery condition in the memory 152 And is connected to the interface unit 153 of the smart module 150 through a separate system in a wired / wireless communication manner to analyze the corresponding history data, thereby determining the performance of the battery, availability and reproducibility can do.

상기와 같이 구성되는 본 발명인 전기 자동차용 배터리 관리 시스템에 따르면, 각각의 배터리에 방전 회로를 구비하여, 방전시 허전압을 없애고, 잔존 용량 체크시 곡선의 기울기를 통해 배터리의 전압값을 확인함으로써 정확한 배터리의 잔존 용량을 정확하게 측정할 수 있고, 충전시 상대적으로 높은 배터리의 전압을 방전시켜 배터리간의 전압차를 축소할 수 있다.According to the battery management system for an electric vehicle of the present invention configured as described above, the discharge circuit is provided in each battery to eliminate a voltage at the time of discharging and confirm the voltage value of the battery through the slope of the curve when checking the remaining capacity. The remaining capacity of the battery can be accurately measured and the voltage difference between the batteries can be reduced by discharging the relatively high battery voltage at the time of charging.

또한, 본 발명에 따르면 각 배터리의 전압, 온도 등을 체크하는 센서 모듈을 설치하고, 이들을 하나의 통신 라인을 통해 직렬 연결함으로써 배선을 간단하게 하면서도 배터리 관리를 효과적으로 수행할 수 있다.In addition, according to the present invention, a sensor module for checking voltage, temperature, etc. of each battery is provided, and they are connected in series through one communication line, whereby battery management can be effectively performed while simplifying wiring.

또, 본 발명에 따르면 배터리의 이력 정보가 저장되는 스마트 칩을 각각의 배터리에 설치함으로써 배터리의 성능, 사용 가능 여부 및 재생 가능 여부를 파악할 수 있고, 배터리의 전압 및 온도를 디스플레이 장치를 통해 디스플레이함으로써 운전자가 배터리의 상태를 직접 확인할 수 있다.In addition, according to the present invention, a smart chip in which history information of a battery is stored is installed in each battery, so that the performance of the battery, usability, and reproducibility can be grasped. By displaying the voltage and temperature of the battery through the display device The driver can check the status of the battery directly.

Claims (8)

상기 배터리의 전압을 변환하여 시스템에 필요한 전압으로 공급하는 DC/DC 변화기와, 복수의 배터리가 마련되고, 상기 배터리로부터 공급되는 전원에 의해 구동력을 발생하는 모터와, 상기 모터를 제어하는 모터 제어기를 포함하는 전기 자동차에 있어서,A DC / DC converter for converting a voltage of the battery into a voltage necessary for the system, a motor for generating a driving force by a power source supplied from the battery, a motor controller for controlling the motor, In an electric vehicle comprising: 각각의 배터리에 연결되어 온도 및 전압을 측정하는 센서 모듈과;A sensor module connected to each battery for measuring temperature and voltage; 상기 각각의 배터리와 연결되어 외부의 제어 신호에 따라 연결된 배터리를 충방전시키는 충방전 회로; 및A charge / discharge circuit connected to each of the batteries to charge / discharge the battery connected to the external control signal; And 상기 충방전 회로를 제어하여 상기 각각의 배터리를 충전하고, 상기 각각의 배터리의 잔존 용량을 체크하는 시점에서 상기 충방전 회로를 제어하여 각각의 배터리를 일정 시간동안 방전시켜 허전압을 제거하고, 상기 센서 모듈로부터 출력되는 정보에 의해 배터리 전압이 회복되는 곡선의 기울기를 계산하여 각각의 배터리의 잔존 용량을 계산하는 배터리 관리 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 배터리 관리 시스템.Discharging circuit for controlling the charging and discharging circuit to charge each of the batteries and to check the remaining capacity of each battery to discharge the batteries for a predetermined time period by controlling the charging and discharging circuit, And a battery management device for calculating the remaining capacity of each battery by calculating a slope of a curve in which the battery voltage is recovered by information output from the sensor module. 제 1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 각각의 배터리에 연결되어 온도 및 전압을 측정하여 전압 및 온도를 운전자에게 디스플레이하는 디스플레이 모듈을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 배터리 관리 시스템.And a display module connected to each of the batteries to measure a temperature and a voltage to display a voltage and a temperature to a driver. 제 1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 각각의 배터리에 설치되어 배터리의 각종 이력 정보가 저장되고, 이를 외부로 전송하는 스마트 모듈을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 배터리 관리 시스템.Further comprising a Smart Module installed in each of the batteries to store various history information of the battery and to transmit the information to the outside. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, 상기 스마트 모듈은,The smart module includes: 각각의 상기 배터리의 충방전 횟수, 과충전 및 과방전 이력, 전압이나 온도 등의 변화 등을 수집하는 센서부와;A sensor unit for collecting the number of charge / discharge cycles of each battery, overcharge and overdischarge history, changes in voltage and temperature, and the like; 이력 데이터 및 관련 정보를 저장할 수 있는 메모리와;A memory capable of storing history data and related information; 상기 메모리에 저장된 이력 데이터 및 관련 정보를 외부의 시스템으로 전송할 수 있는 인터페이스부; 및An interface unit for transmitting history data and related information stored in the memory to an external system; And 각 구성부를 제어하고, 이력 데이터를 가공하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 배터리 관리 시스템.And a controller for controlling each component and processing the history data. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, 상기 스마트 모듈은,The smart module includes: 상기 배터리의 상태를 사용자에게 직접 전달할 수 있는 디스플레이부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 배터리 관리 시스템.Further comprising a display unit capable of directly transmitting the state of the battery to a user. 제 4 항에 있어서,5. The method of claim 4, 상기 인터페이스부는,The interface unit includes: 유무선 통신 방식을 통해 외부의 시스템으로 이력 데이터 및 관련 정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 배터리 관리 시스템.And transmits history data and related information to an external system through a wired / wireless communication system. 제 1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 센서 모듈은,The sensor module includes: 하나의 통신선을 이용하여 직렬 연결되고, 상기 각 배터리의 온도 및 전압 정보를 상기 배터리 관리 장치로 전송하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 배터리 관리 시스템.And the temperature and voltage information of each of the batteries is transmitted to the battery management apparatus in a serial manner using one communication line. 제 1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 충방전 회로는,The charge / 상기 각각의 배터리를 충전하는 메인 충전회로와;A main charging circuit for charging each battery; 상기 배터리 관리 장치의 제어에 따라 상기 메인 충전회로의 충전시 상기 각각의 배터리가 동일하게 충전되도록 제어하는 균등 충전회로; 및An equalizing charging circuit for controlling each of the batteries to be charged equally when charging the main charging circuit under the control of the battery management device; And 상기 배터리 관리 장치의 제어에 따라 상기 각각의 배터리의 충방전시 상기 각각의 배터리가 동일하게 방전되도록 제어하는 균등 방전회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 배터리 관리 시스템.And an equalizing discharge circuit for controlling the respective batteries to be discharged at the same time when the batteries are charged or discharged under the control of the battery management device.
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