KR102177495B1 - Device for parallel connected battery pack individual controls - Google Patents

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KR102177495B1
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Abstract

본 발명은 병렬연결 배터리팩 개별 제어 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배터리 팩의 출력단에 전자스위치를 각각 설치하고 전자스위치를 개별제어 함으로써, 복수개의 배터리 팩이 독립적으로 동작되도록 구성된 병렬연결 배터리팩 개별 제어 장치를 제공한다.
상기한 바에 따르면, 병렬로 연결된 배터리 팩을 개별적으로 제어 할 수 있도록 구성된 새로운 구조의 병렬연결 배터리팩 개별 제어 장치를 제공할 수 있으며, 충전 전압이 상호 다른 배터리 팩을 혼용하여 사용할 수 있도록 구성된 병렬연결 배터리팩 개별 제어 장치를 제공할 수 있다. 또한, 배터리 팩 사이에서 충방전이 이루어지도록 구성된 새로운 구조의 병렬연결 배터리팩 개별 제어 장치를 제공할 수 있다.The present invention relates to a device for controlling individual battery packs connected in parallel, and more particularly, a parallel connection battery pack configured to independently operate a plurality of battery packs by installing electronic switches at the output terminals of the battery packs and individually controlling the electronic switches. Provide individual control devices.
According to the above, it is possible to provide a new structured parallel connection battery pack individual control device configured to individually control battery packs connected in parallel, and a parallel connection configured to mix and use battery packs having different charging voltages. An individual control device for the battery pack can be provided. In addition, it is possible to provide a device for controlling individual battery packs individually connected in parallel with a new structure configured to perform charge/discharge between battery packs.

Description

병렬연결 배터리팩 개별 제어 장치 {DEVICE FOR PARALLEL CONNECTED BATTERY PACK INDIVIDUAL CONTROLS}Individual control device for parallel battery pack {DEVICE FOR PARALLEL CONNECTED BATTERY PACK INDIVIDUAL CONTROLS}

본 발명은 병렬연결 배터리팩 개별 제어 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배터리 팩의 출력단에 전자스위치를 각각 설치하고 전자스위치를 개별제어 함으로써, 복수개의 배터리 팩이 독립적으로 동작되도록 구성된 병렬연결 배터리팩 개별 제어 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for controlling individual battery packs connected in parallel, and more particularly, a parallel connection battery pack configured to independently operate a plurality of battery packs by installing electronic switches at the output terminals of the battery packs and individually controlling the electronic switches. It relates to individual control devices.

배터리 팩은 부하가 동작하기 위해 필요한 전압과 전류에 맞게 복수 개의 배터리 셀을 직병렬로 연결한 것으로, 복수개의 배터리 셀이 동시에 충, 방전되면서 마치 하나의 배터리처럼 동작되는 것을 말한다,A battery pack is a connection of a plurality of battery cells in series and parallel in accordance with the voltage and current required for the load to operate, and refers to the operation of a single battery while the plurality of battery cells are simultaneously charged and discharged.

여기서, 배터리 팩을 구성하는 배터리 셀은 개별적으로 충전과 방전이 이루어지지만, 배터리 셀마다 내부저항에 미세한 차이가 있어 충전되는 시간과 충전량에 차이를 보이게 된다.Here, the battery cells constituting the battery pack are individually charged and discharged, but there is a slight difference in internal resistance for each battery cell, so that the time to be charged and the amount of charge are different.

가령, 4.2V의 배터리 셀을 직렬로 3개 연결하여 12.6V의 배터리 팩이 있다고 하면, 상기 배터리 셀은 4.2V로 동일하게 충전되는 것이 아니라, 4.17V, 4.19V, 4.24V와 같이 충전 전압에 조금씩 차이를 보이게 된다.For example, if there is a 12.6V battery pack by connecting three 4.2V battery cells in series, the battery cells are not equally charged at 4.2V, but at the charging voltage such as 4.17V, 4.19V, and 4.24V. Little by little it makes a difference.

여기서, 배터리 셀이 기준전압보다 과충전 되는 경우, 과열로 인해 폭발 및 화재가 발생될 수 있으며, 기준전압보다 충전량이 적은 경우 배터리의 방전량이 많아져 배터리의 수명이 감소하게 되는 문제점이 있었다.Here, when the battery cell is overcharged than the reference voltage, explosion and fire may occur due to overheating, and when the charging amount is less than the reference voltage, the amount of discharge of the battery increases, thereby reducing the life of the battery.

한편, 충전전압이 다른 배터리 셀을 병렬로 연결하여 사용하는 경우, 전압이 높은 배터리 셀에서 전압이 낮은 배터리 셀로 전압이 일부 역류하여, 배터리의 전체 출력이 낮아지는 문제점이 있었다.On the other hand, when battery cells having different charging voltages are connected in parallel and used, a voltage partially reverses from a battery cell having a high voltage to a battery cell having a low voltage, thereby reducing the overall output of the battery.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 동일한 전압을 가지는 배터리 셀을 연결하여 사용하거나 다이오드 소자를 추가로 설치하여 사용해야 하는 불편함이 있었다.In order to solve this problem, there is an inconvenience in that a battery cell having the same voltage is connected and used or a diode element is additionally installed and used.

배터리 팩의 출력단에 다이오드 소자를 설치하여 전류의 역류를 방지하는 경우, 서로 다른 전압을 가지는 배터리 셀을 혼용하여 사용할 수 있게 되었으나, 다이오드 소자에 의한 전압강하가 발생하여 부하에 인가되는 전압이 낮아지거나, 다이오드 소자가 파손되어 배터리 셀의 개별 제어가 불가능한 문제점이 발생되었다.When a diode element is installed at the output terminal of the battery pack to prevent reverse current flow, battery cells with different voltages can be used in combination, but a voltage drop occurs due to the diode element and the voltage applied to the load decreases. , The diode element was damaged, resulting in a problem that individual control of the battery cell was impossible.

하지만, 다이오드 소자를 사용한 경우에서도 배터리 셀의 개별 제어가 불가능하여, 특정 배터리 셀에서만 충방전이 이루어지도록 하는 것은 여전히 불가능하였다.However, even in the case of using a diode device, individual control of the battery cells is impossible, so it is still impossible to charge and discharge only a specific battery cell.

이후 개발된 기술에서 배터리 관리 시스템(Battery Management System)의 셀 밸런싱 기술을 통해 배터리 셀에 충전되는 전압이 일정하도록 조정하는 기술이 개발되었으나, 이 또한 잔고장이 많았으며 다량의 전력소모가 발생된다는 문제점이 있었다.In the later developed technology, a technology for adjusting the voltage charged to the battery cells to be constant through the cell balancing technology of the battery management system was developed, but this also has a problem that there are many residual failures and a large amount of power consumption occurs. there was.

이에 따라, 배터리 셀에서 불필요한 전력낭비가 발생되지 않도록 함과 동시에, 배터리 셀의 개별적인 제어가 가능하도록 구성된 시스템이 필요하게 되었다.Accordingly, there is a need for a system configured to prevent unnecessary power waste from occurring in the battery cells and to enable individual control of the battery cells.

따라서, 이러한 문제점을 해결할 수 있는 새로운 방법이 필요하게 되었다.Therefore, there is a need for a new method to solve this problem.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 더욱 상세하게는 병렬로 연결된 배터리 팩을 개별적으로 제어 할 수 있도록 구성된 새로운 구조의 병렬연결 배터리팩 개별 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention was invented to solve the problems of the prior art as described above, and more particularly, an object of the present invention is to provide a device for controlling individual battery packs connected in parallel with a new structure configured to individually control battery packs connected in parallel. To do.

또한, 충전 전압이 상호 다른 배터리 팩을 혼용하여 사용할 수 있도록 구성된 병렬연결 배터리팩 개별 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a device for controlling individual battery packs in parallel connection configured to be used by mixing battery packs having different charging voltages.

또한, 배터리 팩 사이에서 충방전이 이루어지도록 구성된 새로운 구조의 병렬연결 배터리팩 개별 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a device for controlling individual battery packs in parallel connection of a new structure configured to perform charge/discharge between battery packs.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 복수개의 배터리 셀이 직병렬로 연결되어 부하의 구동에 필요한 전압 및 전류를 출력하도록 제작된 배터리 팩에 있어서, 상기 배터리 팩 각각에 대응되도록 연결되어 배터리 팩의 충전/방전 여부를 결정하는 충방전 제어부; 상기 배터리 팩의 내측에 삽입되어 배터리 팩의 상태를 실시간으로 측정하는 배터리 상태 감시부; 상기 충방전 제어부에 연결되어 병렬 연결된 복수개의 배터리 팩의 전체 출력을 제어하는 배터리팩 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.According to a preferred embodiment of the present invention, in a battery pack manufactured to output a voltage and a current required for driving a load by connecting a plurality of battery cells in series and parallel, the battery pack is connected to correspond to each of the battery packs. A charge/discharge control unit that determines whether to charge/discharge; A battery condition monitoring unit inserted inside the battery pack to measure a condition of the battery pack in real time; And a battery pack control unit connected to the charge/discharge control unit to control overall outputs of a plurality of battery packs connected in parallel.

본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 충방전 제어부는 배터리 팩의 충전단자에 연결되어 외부에서 인가되는 전기에너지가 배터리 팩에 충전될 수 있도록 충전 스위치소자를 제어하는 충전 제어부;와, 배터리 팩의 방전단자에 연결되어 배터리 팩에 저장된 전기에너지가 부하로 방전될 수 있도록 방전 스위치소자를 제어하는 방전 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the charge/discharge control unit is connected to the charging terminal of the battery pack to control the charging switch element so that externally applied electric energy can be charged to the battery pack; and, the battery pack And a discharge control unit connected to the discharge terminal of and controlling the discharge switch element so that electric energy stored in the battery pack can be discharged to the load.

본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 배터리 상태 감시부는 배터리 팩에서 출력되는 전압과 전류를 측정하는 배터리 출력 측정부;와, 배터리 팩 표면의 온도를 측정하는 배터리 온도 측정부 및 배터리 팩 주변의 습도를 측정하는 배터리 습도 측정부를 포함하여 구성되고, 상기 배터리 상태 감시부에서 측정된 데이터는 배터리 상태 송수신부를 통해 배터리팩 제어부로 전송되는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the battery status monitoring unit is a battery output measurement unit that measures voltage and current output from the battery pack; and, a battery temperature measurement unit that measures the temperature of the surface of the battery pack, and around the battery pack. It is configured to include a battery humidity measuring unit for measuring humidity, characterized in that the data measured by the battery state monitoring unit is transmitted to the battery pack control unit through the battery state transmission and reception unit.

본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 배터리팩 제어부는 복수개의 배터리 팩 중 사용자의 선택에 따라 특정 배터리 팩의 충방전모드의 선택이 가능하도록 제어되는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the battery pack control unit is controlled to enable selection of a charge/discharge mode of a specific battery pack according to a user's selection among a plurality of battery packs.

본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 배터리팩 제어부는 배터리 상태 감시부에서 송신한 배터리 팩 각각의 전압을 확인하고, 전압이 가장 높은 것으로 판단되는 배터리 팩을 먼저 방전시키도록 제어하고, 전압이 가장 낮은 것으로 판단되는 배터리 팩이 먼저 충전되도록 제어 가능한 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the battery pack control unit checks the voltage of each battery pack transmitted from the battery state monitoring unit, controls to discharge the battery pack determined to have the highest voltage first, and The battery pack determined to be the lowest is characterized in that it can be controlled to be charged first.

본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 충방전 제어부는 배터리 상태 감시부에서 측정한 배터리 팩의 전압이 제1 충전전압에 도달한 것으로 판단되면, 배터리 팩의 충전량이 감소되도록 충전 제어부를 제어하고, 배터리 팩의 전압이 제2 충전전압에 도달한 것으로 판단되면, 배터리 팩의 충전이 중단되도록 충전 제어부를 제어하며, 배터리 팩의 전압이 제1 방전전압에 도달한 것으로 판단되면, 배터리 팩의 방전량이 감소되도록 방전 제어부를 제어하고, 배터리 팩의 전압이 제2 방전전압에 도달한 것으로 판단되면, 배터리 팩의 방전이 중단되도록 방전 제어부를 제어하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, when it is determined that the voltage of the battery pack measured by the battery state monitoring unit reaches the first charging voltage, the charging control unit controls the charging control unit to decrease the amount of charge of the battery pack. And, when it is determined that the voltage of the battery pack reaches the second charging voltage, the charging control unit is controlled to stop charging of the battery pack, and when it is determined that the voltage of the battery pack reaches the first discharge voltage, The discharge control unit is controlled to reduce the amount of discharge, and when it is determined that the voltage of the battery pack reaches the second discharge voltage, the discharge control unit is controlled to stop discharging of the battery pack.

본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 배터리팩 제어부는 배터리 팩 각각의 전압이 서로 다른 것으로 판단되면, 전압이 높은 배터리 팩의 전력을 배터리팩 밸런싱부에 충전시키고, 상기 배터리팩 밸런싱부에 저장된 전력을 전압이 낮은 배터리 팩으로 방전시켜 배터리 팩 간의 전압이 동일해지도록 제어하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, when it is determined that the voltages of each of the battery packs are different, the battery pack control unit charges the power of the battery pack having a high voltage to the battery pack balancing unit, and the battery pack balancing unit It is characterized in that the stored power is discharged to a battery pack having a low voltage to control the voltage between the battery packs to become the same.

본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 배터리 팩은 외측면에는 외부에서 발생되는 충격과 진동으로부터 배터리 팩을 보호하는 금속재질의 케이싱 부재가 더 설치되되, 상기 케이싱 부재는 배터리 팩에서 발생되는 열을 외부로 발산하기 위한 방열부재와, 케이싱 부재의 내외측 공기를 순환시키는 환기팬과 외부의 진동을 저감시키는 충격저감부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the battery pack is further provided with a casing member made of a metal material to protect the battery pack from external shocks and vibrations on the outer surface of the battery pack, the casing member being generated from the battery pack. It is characterized in that it comprises a heat dissipating member for dissipating heat to the outside, a ventilation fan for circulating air inside and outside of the casing member, and a shock reducing member for reducing external vibration.

본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 배터리팩 제어부는 배터리 온도 측정부에 측정된 배터리 팩의 온도가 제1 임계온도 보다 높은 것으로 측정될 경우, 환기팬을 가동시켜 배터리 팩의 온도가 낮아지도록 제어하고, 상기 배터리 팩의 온도가 제2 임계온도보다 높은 것으로 판단될 경우, 충방전 제어부로 제어신호를 보내 배터리 팩의 충방전량이 감소되도록 제어하고 상기 배터리 팩의 온도가 제3 임계온도보다 높은 것으로 판단될 경우, 충방전 제어부로 제어신호를 보내 배터리 팩의 충방전이 중단되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, when the battery pack controller determines that the temperature of the battery pack measured by the battery temperature measuring unit is higher than the first threshold temperature, the ventilation fan is operated to lower the temperature of the battery pack. Control, and when it is determined that the temperature of the battery pack is higher than the second threshold temperature, a control signal is sent to the charge/discharge control unit to control the charge/discharge amount of the battery pack to be reduced, and the temperature of the battery pack is lower than the third threshold temperature. When it is determined to be high, a control signal is sent to the charge/discharge control unit to control charging and discharging of the battery pack to be stopped.

본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 배터리팩 제어부는 배터리 팩의 온도가 제1 임계온도 보다 높은 것으로 측정될 경우, 케이싱 부재가 개방되도록 제어하여, 케이싱 부재 내외부의 공기가 순환되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, when the temperature of the battery pack is measured to be higher than the first critical temperature, the battery pack controller controls the casing member to be opened, and controls the air inside and outside the casing member to circulate. It features.

본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 배터리팩 제어부는 배터리 습도 측정부에 측정된 배터리 팩 주변의 습도가 제1 임계습도 보다 높은 것으로 측정될 경우, 환기팬을 가동시켜 케이싱 부재의 내측의 공기가 외부로 배출되도록 제어하고, 배터리 팩 주변의 습도가 제2 임계습도보다 높은 것으로 판단될 경우, 충방전 제어부로 제어신호를 보내 배터리 팩의 충방전량이 감소되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, when the humidity around the battery pack measured by the battery humidity measuring unit is measured to be higher than the first threshold humidity, the battery pack control unit operates the ventilation fan to operate the inner side of the casing member. Air is controlled to be discharged to the outside, and when it is determined that the humidity around the battery pack is higher than the second threshold humidity, a control signal is sent to the charge/discharge controller to control the charge/discharge amount of the battery pack to be reduced.

본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 배터리팩 제어부는 복수개의 배터리 팩 중 제1 배터리 팩은 충전모드로 설정하고, 제2 배터리 팩는 방전모드로 설정하여, 배터리 팩을 개별적으로 충방전 모드를 설정 가능한 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the battery pack control unit sets the first battery pack to the charging mode and the second battery pack to the discharge mode among the plurality of battery packs, so that the battery pack is individually charged and discharged. It characterized in that it is possible to set.

본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 배터리팩 제어부는 방전모드로 설정된 배터리 팩의 개수에 따라 부하의 출력이 가변되도록 제어신호를 전송하는 부하출력 제어부가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the battery pack control unit further includes a load output control unit that transmits a control signal so that the output of the load is varied according to the number of battery packs set in the discharge mode.

본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 부하출력 제어부는 부하에서 요구하는 전류조건이 변경될 경우, 병렬로 연결된 배터리 팩의 충방전 모드가 결정되도록 배터리팩 제어부로 제어신호를 전송하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the load output control unit transmits a control signal to the battery pack control unit to determine a charge/discharge mode of the battery pack connected in parallel when the current condition required by the load is changed. To do.

한편 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 함으로써 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.Meanwhile, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in a variety of different forms, and only the present embodiments provide a general knowledge in the technical field to which the present invention pertains by making the disclosure of the present invention complete. It is provided to completely inform the scope of the invention to those who have it, and the invention is only defined by the scope of the claims. The same reference numerals refer to the same elements throughout the specification.

본 발명은 병렬로 연결된 배터리 팩을 개별적으로 제어 할 수 있도록 구성된 새로운 구조의 병렬연결 배터리팩 개별 제어 장치를 제공할 수 있다.The present invention can provide a device for controlling individual battery packs connected in parallel with a new structure configured to individually control battery packs connected in parallel.

또한, 충전 전압이 다른 배터리 팩을 혼용하여 사용할 수 있도록 구성된 병렬연결 배터리팩 개별 제어 장치를 제공할 수 있다.In addition, it is possible to provide a device for controlling individual battery packs in parallel connection configured to be used by mixing battery packs having different charging voltages.

또한, 배터리 팩 사이에서 충방전이 이루어지도록 구성된 새로운 구조의 병렬연결 배터리팩 개별 제어 장치를 제공할 수 있다.In addition, it is possible to provide a device for controlling individual battery packs in parallel connection of a new structure configured to perform charge/discharge between battery packs.

도 1은 본 발명에 따른 배터리 팩의 구성도를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 전체 구성도를 개략적으로 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 충방전 제어부를 개략적으로 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 배터리 상태 감시부를 개략적으로 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 배터리 상태 감시부의 배터리 출력 측정부의 동작 순서를 나타낸 도면.
도 6는 본 발명에 따른 배터리 상태 감시부의 배터리 온도 측정부의 동작 순서를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명에 따른 배터리 상태 감시부의 배터리 습도 측정부의 동작 순서를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명에 따른 배터리 팩 제어부에 의해 배터리의 충방전 모드가 결정된 배터리 팩의 상태를 나타낸 도면.
도 9은 본 발명에 따른 배터리팩 밸런싱부의 동작 상태를 개략적으로 나타낸 도면.1 is a view showing the configuration of a battery pack according to the present invention.
Figure 2 is a view schematically showing the overall configuration according to the present invention.
3 is a schematic view showing a charge/discharge control unit according to the present invention.
Figure 4 is a view schematically showing a battery state monitoring unit according to the present invention.
5 is a view showing an operation sequence of a battery output measuring unit of a battery state monitoring unit according to the present invention.
6 is a view showing an operation sequence of a battery temperature measuring unit of a battery state monitoring unit according to the present invention.
7 is a view showing the operation sequence of the battery humidity measuring unit of the battery state monitoring unit according to the present invention.
8 is a view showing a state of a battery pack in which a charge/discharge mode of a battery is determined by a battery pack control unit according to the present invention.
9 is a schematic view showing an operating state of the battery pack balancing unit according to the present invention.

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

도 1은 본 발명에 따른 배터리 팩의 구성도를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 전체 구성도를 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 충방전 제어부를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 배터리 상태 감시부를 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 배터리 상태 감시부의 배터리 출력 측정부의 동작 순서를 나타낸 도면이고, 도 6는 본 발명에 따른 배터리 상태 감시부의 배터리 온도 측정부의 동작 순서를 나타낸 도면이며, 도 7은 본 발명에 따른 배터리 상태 감시부의 배터리 습도 측정부의 동작 순서를 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명에 따른 배터리 팩 제어부에 의해 배터리의 충방전 모드가 결정된 배터리 팩의 상태를 나타낸 도면이며, 도 9은 본 발명에 따른 배터리팩 밸런싱부의 동작 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a view showing the configuration of a battery pack according to the present invention, Figure 2 is a view schematically showing the overall configuration according to the present invention, Figure 3 is a view schematically showing the charge and discharge control unit according to the present invention 4 is a view schematically showing the battery state monitoring unit according to the present invention, Figure 5 is a view showing the operation sequence of the battery output measurement unit of the battery state monitoring unit according to the present invention, Figure 6 is a battery state monitoring according to the present invention It is a view showing the operation sequence of the negative battery temperature measurement unit, Figure 7 is a view showing the operation sequence of the battery humidity measurement unit of the battery state monitoring unit according to the present invention, Figure 8 is a battery charge and discharge by the battery pack control unit according to the present invention A view showing a state of a battery pack in which a mode is determined, and FIG. 9 is a diagram schematically illustrating an operation state of a battery pack balancing unit according to the present invention.

본 발명은 병렬연결 배터리팩 개별 제어 장치에 관련되며, 이는 충전 전압이 다른 배터리 팩을 병렬로 혼용하여 연결된 배터리 팩을 개별적으로 제어 가능하도록 구성되도록 하기 위해 충방전 제어부(200), 배터리 상태 감시부(300), 배터리팩 제어부(400)를 포함하여 주요구성으로 이루어진다.The present invention relates to a device for controlling individual battery packs connected in parallel, which is a charge/discharge control unit 200 and a battery state monitoring unit in order to be configured to individually control connected battery packs by mixing battery packs having different charging voltages in parallel. It consists of main components including 300, the battery pack control unit 400.

본 발명에 따른 병렬연결 배터리팩 개별 제어 장치은, 복수개의 배터리 셀(99)이 직병렬로 연결되어 부하의 구동에 필요한 전압 및 전류를 출력하도록 제작된 배터리 팩(100)과 상기 배터리 팩(100) 각각에 대응되도록 연결되어 배터리 팩의 충전 및 방전 여부를 결정하는 충방전 제어부와, 상기 배터리 팩(100)의 내측에 삽입되어 배터리 팩의 상태를 실시간으로 측정하는 배터리 상태 감시부(300)와, 상기 충방전 제어부(200)에 연결되어 병렬 연결된 복수개의 배터리 팩의 전체 출력을 제어하는 배터리 팩 제어부(400)가 구비된다.The device for controlling a parallel connected battery pack according to the present invention includes a battery pack 100 and the battery pack 100 manufactured to output voltage and current required for driving a load by connecting a plurality of battery cells 99 in series and parallel. A charge/discharge control unit connected to correspond to each other to determine whether to charge or discharge the battery pack, and a battery condition monitoring unit 300 inserted inside the battery pack 100 to measure the state of the battery pack in real time, A battery pack control unit 400 connected to the charge/discharge control unit 200 to control the overall output of a plurality of battery packs connected in parallel is provided.

상기 배터리 셀(99)은 배터리 팩을 구성하기 위한 배터리를 말하는 것으로, 수십 내지 수백개의 배터리 셀이 배터리 팩으로 구성되도록 할 수 있으며, 일정한 개수의 배터리 셀을 직병렬로 연결하여 배터리 모듈을 만들고, 상기 배터리 모듈을 직병렬로 연결하여 배터리 팩으로 제작할 수 있다.The battery cell 99 refers to a battery for constituting a battery pack, and tens to hundreds of battery cells may be configured as a battery pack, and a battery module is created by connecting a certain number of battery cells in series and parallel, The battery modules may be connected in series and parallel to be manufactured as a battery pack.

여기서, 상기 배터리 팩(100)의 외측면에는 외부에서 발생되는 충격과 진동으로부터 배터리 팩을 보호하는 금속재질의 케이싱 부재(110)가 더 설치된다. Here, a casing member 110 made of a metal material for protecting the battery pack from external shocks and vibrations is further installed on the outer surface of the battery pack 100.

상기 케이싱 부재(110)는 배터리 팩에서 발생되는 열을 외부로 발산하기 위한 방열부재(111) 또는 냉각수단(111a)가 포함될 수 있고, 케이싱 부재(110)의 내외측 공기를 순환시키는 환기팬(112)과 외부의 충격 또는 진동을 저감시키는 충격저감부재(113)가 더 포함될 수 있다.The casing member 110 may include a heat dissipating member 111 or a cooling means 111a for dissipating heat generated from the battery pack to the outside, and a ventilation fan for circulating air inside and outside the casing member 110 ( 112) and a shock reducing member 113 for reducing external shock or vibration may be further included.

한편, 상기 배터리 팩(100)은 케이싱 부재(110)의 일부가 개폐될 수 있도록 케이싱 개방부(120)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the battery pack 100 may further include a casing opening 120 so that a part of the casing member 110 can be opened or closed.

가령, 케이싱 부재(110)의 내측면에 형성된 소형모터(121)가 일방향으로 회전하면서 케이싱 부재의 측면이 외측으로 개방되도록 구성되거나, 케이싱 부재(110)에 형성된 개방부를 가리는 슬라이딩 패널(122)이 측면으로 이동하면서, 개방부가 형성될 수 있다.For example, the small motor 121 formed on the inner surface of the casing member 110 rotates in one direction and the side of the casing member is opened to the outside, or the sliding panel 122 covering the opening formed in the casing member 110 Moving to the side, an opening can be formed.

한편, 상기 충방전 제어부는 배터리 팩(100)의 충전단자(101)에 연결되어 외부에서 인가되는 전기에너지가 배터리 팩(100)에 충전될 수 있도록 충전 스위치 소자(211)를 제어하는 충전 제어부(210)와, 배터리 팩(100)의 방전 단자(102)에 연결되어 배터리 팩에 저장된 전기에너지가 부하로 방전될 수 있도록 방전 스위치소자(221)를 제어하는 방전 제어부(220)를 포함하여 구성된다.Meanwhile, the charge/discharge control unit is connected to the charging terminal 101 of the battery pack 100 to control the charging switch element 211 so that externally applied electric energy can be charged to the battery pack 100 ( 210) and a discharge control unit 220 connected to the discharge terminal 102 of the battery pack 100 to control the discharge switch element 221 so that electric energy stored in the battery pack can be discharged to a load. .

상기 충방전 스위치 소자(211, 212)는 금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터(MOSFET: Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 또는 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT: Insulated Gate Bipolar Transistor) 또는 트랜지스터(Transistor)로 구성함으로써 충,방전제어부(210, 220)의 제어 신호에 따라 전력을 빠르게 스위칭 하게 된다.The charge/discharge switch elements 211 and 212 are charged by being composed of a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) or an insulated gate bipolar transistor (IGBT) or a transistor. Power is quickly switched according to the control signal from the discharge control units 210 and 220.

한편, 배터리 팩(100)이 충전모드 일 때는 충전 스위치소자(211)의 Gate 단자에 HIGH 신호를 인가하고, 방전 스위치소자(221)의 Gate에 LOW신호를 인가하여, 배터리 팩(100)이 충전모드로 구동되도록 하고, 반대로, 배터리 팩(100)이 방전모드 일 때는 방전 스위치소자(221)의 Gate 단자에 HIGH 신호를 인가하고, 충전 스위치소자(211)의 Gate에 LOW신호를 인가하여 배터리 팩이 방전모드로 구동되도록 한다.On the other hand, when the battery pack 100 is in the charging mode, a HIGH signal is applied to the gate terminal of the charging switch element 211, and a LOW signal is applied to the gate of the discharge switch element 221, so that the battery pack 100 is charged. On the contrary, when the battery pack 100 is in the discharge mode, a HIGH signal is applied to the gate terminal of the discharge switch element 221, and a LOW signal is applied to the gate of the charging switch element 211. Drive in this discharge mode.

한편, 상기 배터리 상태 감시부(300)는 배터리 팩(100)에서 출력되는 전압과 전류의 세기를 측정하는 배터리 출력 측정부(310)와, 배터리 팩의 온도를 측정하는 배터리 온도 측정부(320)와 배터리 팩 내부의 습도를 측정하는 배터리 습도 측정부(330)를 포함하여 구성되고, 상기 배터리 상태 감시부(300)에서 측정된 데이터는 배터리 상태 송수신부(340)를 통해 배터리팩 제어부(400)로 전송된다.Meanwhile, the battery state monitoring unit 300 includes a battery output measuring unit 310 measuring the strength of voltage and current output from the battery pack 100 and a battery temperature measuring unit 320 measuring the temperature of the battery pack. And a battery humidity measuring unit 330 that measures the humidity inside the battery pack, and the data measured by the battery state monitoring unit 300 is the battery pack control unit 400 through the battery state transceiving unit 340 Is sent to.

가령, 배터리 출력 측정부(310)에서 측정한 배터리 팩의 전압이 제1 충전전압(311)에 도달한 것으로 판단되면, 배터리 팩의 충전량이 감소되도록 충전 제어부(210)를 제어하는 신호를 배터리팩 제어부(400)로 전송하고, 배터리 팩의 전압이 제2 충전전압(312)에 도달한 것으로 판단되면, 배터리 팩의 충전모드가 종료되고 유휴모드 또는 방전모드 되도록 충전 제어부(210)를 제어할 수 있다.For example, when it is determined that the voltage of the battery pack measured by the battery output measurement unit 310 has reached the first charging voltage 311, a signal for controlling the charging control unit 210 to decrease the charge amount of the battery pack is transmitted to the battery pack. When the voltage of the battery pack is transmitted to the control unit 400 and it is determined that the voltage of the battery pack reaches the second charging voltage 312, the charging mode of the battery pack is terminated and the charging control unit 210 can be controlled to be in an idle mode or a discharge mode. have.

또한, 배터리 출력 측정부(310)에서 측정한 배터리 팩의 전압이 제1 방전전압(313)에 도달한 것으로 판단되면, 배터리 팩의 방전량이 감소되도록 방전 제어부(220)를 제어하는 신호를 배터리팩 제어부(400)로 전송하고, 배터리 팩의 전압이 제2 방전전압(314)에 도달한 것으로 판단되면, 배터리 팩의 방전모드가 종료되고 유휴모드 또는 충전모드가 되도록 방전 제어부(220)를 제어할 수 있다.In addition, when it is determined that the voltage of the battery pack measured by the battery output measurement unit 310 reaches the first discharge voltage 313, a signal for controlling the discharge control unit 220 to decrease the amount of discharge of the battery pack is transmitted to the battery pack. When it is determined that the voltage of the battery pack reaches the second discharge voltage 314, the discharge control unit 220 is controlled so that the discharge mode of the battery pack ends and becomes an idle mode or a charging mode. I can.

가령, 배터리 온도 측정부(320)에 측정된 배터리 팩의 온도가 제1 임계온도(321) 보다 높은 것으로 측정될 경우, 케이싱 부재(110)에 설치된 환기팬(112)을 가동시켜 배터리 팩의 온도가 낮아지도록 제어하고, 상기 배터리 팩의 온도가 제2 임계온도(322)보다 높은 것으로 판단될 경우, 배터리팩 제어부(400)를 통해 충방전 제어부(200)로 제어신호를 보내 배터리 팩의 충방전량이 감소되도록 제어할 수 있다. 또한, 배터리 팩의 온도가 제3 임계온도(323)보다 높은 것으로 판단될 경우, 충방전 제어부(200)로 제어신호를 보내 배터리 팩의 충방전모드를 중단시키고 유휴모드로 전활 될 수 있도록 제어할 수 있다.For example, when the temperature of the battery pack measured by the battery temperature measuring unit 320 is measured to be higher than the first critical temperature 321, the ventilation fan 112 installed in the casing member 110 is operated to reduce the temperature of the battery pack. Is controlled to decrease, and when it is determined that the temperature of the battery pack is higher than the second threshold temperature 322, a control signal is sent to the charge/discharge control unit 200 through the battery pack control unit 400 to charge and discharge the battery pack. The amount can be controlled to decrease. In addition, when it is determined that the temperature of the battery pack is higher than the third threshold temperature 323, a control signal is sent to the charging/discharging control unit 200 to stop the charging/discharging mode of the battery pack and control the battery pack to be recharged to the idle mode I can.

한편, 상기 배터리 온도 측정부(320)에서 측정된 배터리 팩의 온도에 따라 케이싱 부재(110)가 개방되도록 제어하여 케이싱 부재(110)의 내외부의 공기가 순환되어 배터리 팩이 빠르게 식을 수 있도록 제어할 수도 있다.Meanwhile, the casing member 110 is controlled to open according to the temperature of the battery pack measured by the battery temperature measuring unit 320 so that the air inside and outside the casing member 110 is circulated so that the battery pack can be cooled quickly. You may.

가령, 배터리 습도 측정부(330)에 측정된 배터리 팩 주변의 습도가 제1 임계습도(331) 보다 높은 것으로 측정될 경우, 환기팬(112)을 가동시켜 케이싱 부재(110)의 내측 공기가 외부로 배출되도록 하여, 배터리 팩 내부의 습도가 일정하게 유지되도록 제어하고, 배터리 팩의 습도가 제2 임계습도(332)보다 높은 것으로 측정될 겨우, 배터리 팩의 충방전량이 감소되도록 제어할 수 있다.For example, when the humidity around the battery pack measured by the battery humidity measurement unit 330 is measured to be higher than the first critical humidity 331, the ventilation fan 112 is operated so that the air inside the casing member 110 is external It is discharged to the battery pack, the humidity inside the battery pack is controlled to be kept constant, and when the humidity of the battery pack is measured to be higher than the second threshold humidity 332, the charge/discharge amount of the battery pack may be reduced.

한편, 상기 배터리팩 제어부(400)는 복수개의 배터리 팩(100) 중 사용자의 선택에 따라 특정 배터리 팩(100)의 충방전 모드를 제어 가능하다. Meanwhile, the battery pack controller 400 may control a charging/discharging mode of a specific battery pack 100 according to a user's selection among a plurality of battery packs 100.

가령, 제1 배터리 팩(100a), 제2 배터리 팩(100b), 제3 배터리 팩(100c)이 병렬로 연결되어 배터리 팩을 구성한다고 할 때, 상기 제1, 3 배터리 팩(100a, 100c)은 충전모드로 설정하여 전기에너지를 충전하고 제2 배터리 팩(100b)는 방전모드로 설정하여 전기에너지를 부하로 방전시킬 수 있다.For example, when the first battery pack 100a, the second battery pack 100b, and the third battery pack 100c are connected in parallel to form a battery pack, the first and third battery packs 100a and 100c The electric energy may be charged by setting the silver charging mode, and the second battery pack 100b may be set to the discharging mode to discharge the electric energy to the load.

또한, 상기 배터리팩 제어부(400)는 배터리 상태 감시부(300)에서 송신된 배터리 팩(100) 각각의 전압을 확인하고, 전압이 가장 높은 것으로 판단되는 배터리 팩(100)이 먼저 방전되도록 제어하고, 전압이 가장 낮은 것으로 판단되는 배터리 팩(100)이 먼저 충전될 수 있도록 제어 할 수 있다.In addition, the battery pack control unit 400 checks the voltage of each battery pack 100 transmitted from the battery state monitoring unit 300, and controls the battery pack 100 determined to have the highest voltage to be discharged first. , The battery pack 100 determined to have the lowest voltage may be controlled to be charged first.

본 발명에 따른 다른 실시예에서, 상기 배터리팩 제어부(400)는 배터리 상태 감시부(300)에서 측정한 배터리 팩(100)의 전압이 서로 다른 것으로 판단되면, 전압이 높은 배터리 팩(100)에 충전된 전력을 배터리팩 밸런싱부(410)로 충전시키고, 상기 배터리팩 밸런싱부(410)에 저장된 전력은 전압이 낮은 배터리 팩(100)로 방전시켜 배터리 팩 간의 전압이 평균에 도달하도록 제어할 수 있다.In another embodiment according to the present invention, if the battery pack control unit 400 determines that the voltages of the battery pack 100 measured by the battery state monitoring unit 300 are different from each other, the battery pack 100 having a high voltage Charged power is charged by the battery pack balancing unit 410, and the power stored in the battery pack balancing unit 410 is discharged to the battery pack 100 having a low voltage, thereby controlling the voltage between the battery packs to reach an average. have.

여기서, 상기 배터리팩 밸런싱부(410)는 밸런싱 커패시터(411)와 밸런싱 인덕터(412)가 사용될 수 있다.Here, as the battery pack balancing unit 410, a balancing capacitor 411 and a balancing inductor 412 may be used.

가령, 배터리팩 밸런싱부(410)에 밸런싱 커패시터(411)가 사용되는 경우, 전압이 높은 배터리 팩에서 방전된 전력은 밸런싱 커패시터(411)에 충전되고, 상기 밸런싱 커패시터(411)에 충전된 전력은 전압이 낮은 배터리 팩에 충전되게 된다. For example, when the balancing capacitor 411 is used in the battery pack balancing unit 410, the power discharged from the battery pack having a high voltage is charged in the balancing capacitor 411, and the power charged in the balancing capacitor 411 is It will be charged in a low voltage battery pack.

가령, 배터리팩 밸런싱부(410)에 밸런싱 인덕터(412)가 사용되는 경우, 전압이 높은 배터리 팩에서 방전된 기전력은 밸런싱 인덕터(412)에 저장되고, 상기 밸런싱 인덕터(412)에 저장된 기전력은 전압이 낮은 배터리 팩에 충전되게 된다.For example, when the balancing inductor 412 is used in the battery pack balancing unit 410, the electromotive force discharged from the battery pack having a high voltage is stored in the balancing inductor 412, and the electromotive force stored in the balancing inductor 412 is a voltage This low battery pack will be charged.

여기서, 배터리팩 밸런싱부(410)는 배터리팩 제어부(400)를 통해 충방전 제어부(200)에 전압이 높은 배터리 팩을 방전모드로 설정하고, 전압이 낮은 배터리 팩을 충전모드로 설정하도록 제어할 수 있다.Here, the battery pack balancing unit 410 controls the charging/discharging control unit 200 to set the high voltage battery pack to the discharge mode and the low voltage battery pack to the charging mode through the battery pack control unit 400. I can.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리팩 제어부(400)는 방전모드로 설정된 배터리 팩의 개수에 따라 부하의 출력이 증감되도록 제어신호를 전송하는 부하출력 제어부(500)가 더 연결될 수 있으며, 상기 부하출력 제어부(500)는 부하에서 요구하는 전압, 전류 조건이 변경될 경우, 병렬로 연결된 배터리 팩(100)의 충방전 모드가 변경되도록 배터리팩 제어부로 제어신호를 전송한다.On the other hand, the battery pack control unit 400 according to another embodiment of the present invention may further be connected to a load output control unit 500 that transmits a control signal so that the output of the load increases or decreases according to the number of battery packs set in the discharge mode, The load output control unit 500 transmits a control signal to the battery pack control unit to change the charging/discharging mode of the battery packs 100 connected in parallel when the voltage and current conditions required by the load are changed.

가령, 배터리 팩이 설치된 자동차가 가속을 하거나 오르막길을 오르는 경우, 전기모터는 평지를 주행할 때 보다 높은 전기에너지를 요구하게 되는데, 이 때 상기 부하출력 제어부(500)는 이러한 변화를 감지하여 배터리팩 제어부(400)를 통해 유휴상태의 배터리 팩이 추가로 방전모드로 변경되도록 제어할 수 있다.For example, when a vehicle equipped with a battery pack accelerates or climbs an uphill road, the electric motor requires higher electric energy than when driving on flat ground. At this time, the load output control unit 500 detects such a change and Through the control unit 400, the idle battery pack may be controlled to be further changed to the discharge mode.

반대로, 자동차가 감속을 하거나 내리막길을 내려가는 경우, 전기모터는 오르막길을 주행할 때 보다 낮은 전기에너지를 요구하게 되는데, 이 때 상기 부하출력 제어부(500)는 배터리팩 제어부(400)를 통해 방전 상태의 배터리 팩이 유휴모드로 변경되도록 제어할 수 있다.Conversely, when the vehicle decelerates or goes downhill, the electric motor requires lower electrical energy than when traveling uphill, and at this time, the load output control unit 500 is in a discharge state through the battery pack control unit 400. You can control the battery pack to change to the idle mode.

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.As described above, although the present invention has been described by the limited embodiments and drawings, the present invention is not limited to the above embodiments, which is various modifications and variations from these descriptions to those of ordinary skill in the field to which the present invention belongs. Transformation is possible. Therefore, the idea of the present invention should be grasped only by the claims set forth below, and all equivalent or equivalent modifications thereof will be said to belong to the scope of the inventive idea.

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.Meanwhile, since the description of the technology disclosed in this specification is merely an embodiment for structural or functional description, the scope of the rights of the disclosed technology should not be construed as being limited by the embodiments described in the text. That is, since the embodiments can be variously changed and have various forms, the scope of the rights of the disclosed technology should be understood to include equivalents capable of realizing the technical idea. In addition, since the object or effect presented in the disclosed technology does not mean that a specific embodiment should include all or only such effects, it should not be understood that the scope of the rights of the disclosed technology is limited thereby.

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 제1 구성요소로 명명될 수 있다.In addition, the meaning of the terms described in the present invention should be understood as follows. Terms such as “first” and “second” are used to distinguish one element from other elements, and the scope of rights is not limited by these terms. For example, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may be referred to as a first component.

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 다른 구성요소에 “직접 연결되어”있다고 언급된 때에는 중간에 다른 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 해석되어야 한다.Furthermore, when a component is referred to as being “connected” to another component, it should be understood that although it may be directly connected to the other component, another component may exist in the middle. On the other hand, when it is mentioned that a component is “directly connected” to another component, it should be understood that there is no other component in the middle. On the other hand, other expressions that describe the relationship between components, such as “between” and “between” or “neighbor to” and “directly neighbor to” should be interpreted as well.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 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.Singular expressions are to be understood as including plural expressions unless the context clearly indicates otherwise, and terms such as “comprises” or “have” refer to specified features, numbers, steps, actions, components, parts, or It is to be understood that it is intended to designate that a combination exists and does not preclude the presence or addition of one or more other features or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof.

100 : 배터리 팩 110 : 케이싱 부재
200 : 충방전 제어부 210 : 충전 제어부
220 : 방전 제어부 300 : 배터리 상태 감시부
400 : 배터리팩 제어부100: battery pack 110: casing member
200: charge/discharge control unit 210: charge control unit
220: discharge control unit 300: battery status monitoring unit
400: battery pack control unit

Claims (6)

복수개의 배터리 셀(99)이 직병렬로 연결되어 부하의 구동에 필요한 전압 및 전류를 출력하도록 제작된 배터리 팩(100)에 있어서,
상기 배터리 팩(100) 각각에 대응되도록 연결되어 배터리 팩의 충전/방전 여부를 결정하는 충방전 제어부(200);
상기 배터리 팩(100)의 내측에 삽입되어 배터리 팩의 상태를 실시간으로 측정하는 배터리 상태 감시부(300);
상기 충방전 제어부(200)에 연결되어 병렬 연결된 복수개의 배터리 팩의 전체 출력을 제어하는 배터리팩 제어부(400)를 포함하여 구성되되,
상기 배터리 상태 감시부(300)는 배터리 팩(100)에서 출력되는 전압과 전류를 측정하는 배터리 출력 측정부(310);와, 배터리 팩 표면의 온도를 측정하는 배터리 온도 측정부(320) 및 배터리 팩 내부의 습도를 측정하는 배터리 습도 측정부(330)를 포함하여 구성되고, 상기 배터리 상태 감시부(300)에서 측정된 데이터는 배터리 상태 송수신부(340)를 통해 배터리팩 제어부(400)로 전송되되,
상기 충방전 제어부(200)는 배터리 상태 감시부(300)에서 측정한 배터리 팩의 전압이 제1 충전전압(321)에 도달한 것으로 판단되면, 배터리 팩의 충전량이 감소되도록 충전 제어부(210)를 제어하고, 배터리 팩의 전압이 제2 충전전압(322)에 도달한 것으로 판단되면, 배터리 팩의 충전이 중단되도록 충전 제어부(210)를 제어하며,
배터리 팩의 전압이 제1 방전전압(313)에 도달한 것으로 판단되면, 배터리 팩의 방전량이 감소되도록 방전 제어부(220)를 제어하고, 배터리 팩의 전압이 제2 방전전압(314)에 도달한 것으로 판단되면, 배터리 팩의 방전이 중단되도록 방전 제어부(220)를 제어하고,
상기 배터리팩 제어부(400)는 배터리 상태 감시부(300)에서 배터리 팩(100) 각각의 전압이 서로 다른 것으로 판단되면, 전압이 높은 배터리 팩의 전력을 배터리팩 밸런싱부(410)에 충전시키고, 상기 배터리팩 밸런싱부(410)에 저장된 전력을 전압이 낮은 배터리 팩으로 방전시켜 배터리 팩 간의 전압이 동일해지도록 제어하고,
배터리 상태 감시부(300)에서 송신한 배터리 팩(100) 각각의 전압을 확인하여 전압이 가장 높은 것으로 판단되는 배터리 팩(100)이 먼저 방전시키도록 제어하고, 전압이 가장 낮은 것으로 판단되는 배터리 팩(100)이 가장 늦게 방전되도록 제어하며,
배터리 온도 측정부(310)에 측정된 배터리 팩(100)의 온도가 제1 임계온도(321) 보다 높은 것으로 측정될 경우, 배터리 팩을 보호하는 케이싱 부재(110)에 설치된 환기팬(112)을 가동시켜 배터리 팩의 온도가 낮아지도록 제어하고,
상기 배터리 팩(100)의 온도가 제2 임계온도(322)보다 높은 것으로 판단될 경우, 충방전 제어부(200)로 제어신호를 보내 배터리 팩의 충방전량이 감소되도록 제어하고
상기 배터리 팩의 온도가 제3 임계온도(323)보다 높은 것으로 판단될 경우, 충방전 제어부(200)로 제어신호를 보내 배터리 팩의 충방전이 중단되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 병렬연결 배터리팩 개별 제어 장치.
In the battery pack 100 manufactured to output voltage and current required for driving a load by connecting a plurality of battery cells 99 in series and parallel,
A charge/discharge control unit 200 connected to each of the battery packs 100 to determine whether to charge/discharge the battery pack;
A battery state monitoring unit 300 inserted inside the battery pack 100 to measure a state of the battery pack in real time;
And a battery pack control unit 400 connected to the charge/discharge control unit 200 to control the overall output of a plurality of battery packs connected in parallel,
The battery status monitoring unit 300 includes a battery output measurement unit 310 that measures voltage and current output from the battery pack 100; and a battery temperature measurement unit 320 that measures the temperature of the surface of the battery pack, and a battery Consisting of including a battery humidity measurement unit 330 that measures the humidity inside the pack, and the data measured by the battery status monitoring unit 300 is transmitted to the battery pack control unit 400 through the battery status transmission/reception unit 340 Do it,
When it is determined that the voltage of the battery pack measured by the battery state monitoring unit 300 reaches the first charging voltage 321, the charging/discharging control unit 200 controls the charging control unit 210 to reduce the charge amount of the battery pack. Control, and when it is determined that the voltage of the battery pack reaches the second charging voltage 322, the charging control unit 210 is controlled to stop charging of the battery pack,
When it is determined that the voltage of the battery pack reaches the first discharge voltage 313, the discharge control unit 220 is controlled to reduce the amount of discharge of the battery pack, and the voltage of the battery pack reaches the second discharge voltage 314. When it is determined that the discharge control unit 220 is controlled to stop discharging the battery pack,
When the battery state monitoring unit 300 determines that the voltages of the battery packs 100 are different, the battery pack control unit 400 charges the power of the battery pack having a high voltage to the battery pack balancing unit 410, The power stored in the battery pack balancing unit 410 is discharged to a battery pack having a low voltage to control the voltage between the battery packs to be the same,
The battery pack 100 determined to have the highest voltage by checking the voltage of each battery pack 100 transmitted from the battery state monitoring unit 300 is controlled to discharge first, and the battery pack determined to have the lowest voltage (100) is controlled to discharge the latest,
When the temperature of the battery pack 100 measured by the battery temperature measuring unit 310 is measured to be higher than the first critical temperature 321, the ventilation fan 112 installed in the casing member 110 protecting the battery pack To control the temperature of the battery pack to decrease by running it,
When it is determined that the temperature of the battery pack 100 is higher than the second threshold temperature 322, a control signal is sent to the charge/discharge control unit 200 to control the charge/discharge amount of the battery pack to decrease.
When it is determined that the temperature of the battery pack is higher than the third threshold temperature 323, a control signal is sent to the charge/discharge control unit 200 to control charging and discharging of the battery pack to be stopped. controller.
 제 1 항에 있어서,
상기 충방전 제어부(200)는 배터리 팩의 충전단자(101)에 연결되어 외부에서 인가되는 전기에너지가 배터리 팩에 충전될 수 있도록 충전 스위치소자(211)를 제어하는 충전 제어부(210);와,
배터리 팩(100)의 방전단자(102)에 연결되어 배터리 팩에 저장된 전기에너지가 부하로 방전될 수 있도록 방전 스위치소자(221)를 제어하는 방전 제어부(220)를 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬연결 배터리팩 개별 제어 장치.
The method of claim 1,
The charge/discharge control unit 200 is connected to the charging terminal 101 of the battery pack to control the charging switch element 211 so that electric energy applied from the outside can be charged to the battery pack; And,
Parallel connection, characterized in that it comprises a discharge control unit 220 connected to the discharge terminal 102 of the battery pack 100 to control the discharge switch element 221 so that the electric energy stored in the battery pack can be discharged to a load Individual battery pack control device.
 제 1 항에 있어서,
상기 배터리팩 제어부(400)는 배터리 습도 측정부(330)에 측정된 배터리 팩 주변의 습도가 제1 임계습도(331) 보다 높은 것으로 측정될 경우, 환기팬(112)을 가동시켜 케이싱 부재(110)의 내측의 공기가 외부로 배출되도록 제어하고,
배터리 팩 주변의 습도가 제2 임계습도(332)보다 높은 것으로 판단될 경우, 충방전 제어부(200)로 제어신호를 보내 배터리 팩의 충방전량이 감소되도록 제어하는 것을 특징하는 병렬연결 배터리팩 개별 제어 장치.
The method of claim 1,
When the humidity around the battery pack measured by the battery humidity measurement unit 330 is measured to be higher than the first threshold humidity 331, the battery pack control unit 400 operates the ventilation fan 112 to operate the casing member 110. ) To be discharged to the outside,
When it is determined that the humidity around the battery pack is higher than the second threshold humidity 332, a control signal is sent to the charge/discharge control unit 200 to control the charge/discharge amount of the battery pack to be reduced. Device.
 제 1 항에 있어서,
상기 배터리팩 제어부(400)는 복수개의 배터리 팩(100) 중 사용자의 선택에 따라 특정 배터리 팩(100)의 충방전모드를 제어 가능한 것을 특징으로 하는 병렬연결 배터리팩 개별 제어 장치.
The method of claim 1,
The battery pack control unit 400 is a parallel connection battery pack individual control device, characterized in that it is possible to control the charging/discharging mode of a specific battery pack 100 according to a user's selection among a plurality of battery packs 100.
 제 1 항에 있어서,
상기 배터리팩 제어부(400)는 방전모드로 설정된 배터리 팩의 개수에 따라 부하의 출력이 가변되도록 제어신호를 전송하는 부하출력 제어부(500)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 병렬연결 배터리팩 개별 제어 장치.
The method of claim 1,
The battery pack control unit 400 further includes a load output control unit 500 for transmitting a control signal so that the output of the load is varied according to the number of battery packs set in the discharge mode. .
 제 5 항에 있어서,
상기 부하출력 제어부(500)는 부하에서 요구하는 전류조건이 변경될 경우, 병렬로 연결된 배터리 팩(100)의 충방전 모드가 결정되도록 배터리팩 제어부(400)로 제어신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 병렬연결 배터리팩 개별 제어 장치.The method of claim 5,
When the current condition required by the load is changed, the load output control unit 500 transmits a control signal to the battery pack control unit 400 to determine a charge/discharge mode of the battery pack 100 connected in parallel. Individual control unit for parallel battery packs.
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