KR20170032994A - A Battery Managing Apparatus for Exchanging a Battery with Safe and a Method for Exchanging a Battery - Google Patents

Abstract

The present invention relates to a battery management apparatus for safely changing a battery and a method for safely changing a battery, and more specifically, to a battery management apparatus for safely changing a battery, capable of checking whether or not a changed battery can be operated normally, and to a method for safely changing a battery. According to the present invention, the apparatus comprises: a battery detection unit (12) capable of measuring the voltage or current of each of battery cells (B_N1 to B_N3) disposed in a battery pack or a battery module; and a check unit (13) capable of acquiring state information about a changed battery cell (B_E1) newly connected to the battery pack or the battery module. The check unit (13) acquires the state information from a circuit branched from a circuit connecting the battery cell (B_N1 to B_N3) and loads.

Description

배터리 안전 교환을 위한 배터리 관리 장치 및 배터리의 안전 교환 방법{A Battery Managing Apparatus for Exchanging a Battery with Safe and a Method for Exchanging a Battery}Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a battery management apparatus and a battery exchange method for replacing a battery,

본 발명은 배터리 안전 교환을 위한 배터리 관리 장치 및 배터리의 안전 교환 방법에 관한 것이고, 구체적으로 교환이 된 배터리가 정상적으로 작동될 수 있는지 확인을 하는 것이 가능하도록 하는 배터리 안전 교환을 위한 배터리 관리 장치 및 배터리 안전 교환 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a battery management device for battery safety exchange and a battery exchange method, and more particularly to a battery management device and battery management device for battery exchange, And a safety exchange method.

다양한 산업, 사무 또는 가정용 기기의 전력 공급원으로 배터리가 사용되고, 점차적으로 에너지 저장 및 공급 수단으로 배터리의 중요성이 증가하고 있다. 에너지 저장 매체에 해당하는 배터리는 적용 분야에서 저장 용량의 확장을 위하여 다수 개의 배터리 셀이 직렬 또는 병렬되어 배터리 팩 구조로 만들어질 수 있다. 이와 같이 다수 개의 배터리 셀이 서로 연결되어 배터리 팩을 형성하는 구조에서 각각의 배터리 셀은 수명, 내구성 또는 작동 조건이 서로 다르므로 사용 과정에서 하나 또는 그 이상의 배터리 셀이 교환될 필요가 있다. 배터리 셀의 교환은 배터리 팩이 부하에 연결된 상태에서 이루어지거나 또는 연결이 끊어진 상태에서 이루어질 수 있다. 또한 다수 개의 배터리 팩이 서로 연결되어 전력을 공급하는 장치에서 배터리 팩 자체가 교환될 수 있다. 이와 같은 배터리 셀 또는 배터리 팩의 교환은 예를 들어 전기 자동차 또는 에너지 저장 시스템(ESS)과 같은 장치에서 요구된다. 배터리 교환과 관련된 다양한 선행기술이 이 분야에 공지되어 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION Batteries are used as power sources for a variety of industrial, office or home appliances, and the importance of batteries is increasing gradually as an energy storage and supply means. A battery corresponding to an energy storage medium can be made of a battery pack structure in which a plurality of battery cells are connected in series or in parallel for expansion of storage capacity in an application field. In this structure in which a plurality of battery cells are connected to each other to form a battery pack, each battery cell has a different life, durability or operating condition, so that one or more battery cells need to be replaced during use. Replacement of the battery cell may be performed with the battery pack connected to the load or disconnected. In addition, a plurality of battery packs may be connected to each other so that the battery pack itself can be replaced in an apparatus that supplies power. Such replacement of a battery cell or a battery pack is required, for example, in an apparatus such as an electric vehicle or an energy storage system (ESS). Various prior art relating to battery exchange are known in the art.

특허공개번호 제10-2010-0137110호는 전기 및 하이브리드 차량의 충전된 배터리의 교환을 위한 하우징, N개의 충전 팩, 컨버터, 연결 단자, N 개의 접속 단자, N 개의 탈부착 커버 및 보호 커버로 구성되어, 직육면체 형상의 하우징, 상기 하우징의 내부에 실장되어 각각이 분리 가능한 N개의 충전 팩, 외부로부터 인입되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 컨버터, 상기 컨버터의 한 단에서 인출된 음극 단자와 상기 컨버터의 다른 단에서 인출된 양극 단자로 구성되어 상기 직류 전압을 전달하는 연결 단자, 상기 하우징에 형성된 힌지에 의해 개방이 가능한 직사각형의 판 구조로 형성되며, 상기 N개의 접속 단자를 하단에 형성되는 투명 재질의 보호 커버를 포함하여 구성되는 팩 교환 방식의 배터리 장치에 대하여 개시한다. 상기 선행기술은 음극 단자와 양극 단자 사이에 형성되어 상기 N개의 충전 팩에 각기 접속되는 N개의 접속 단자; 상기 각 충전 팩의 상단에 형성되어 자신에 접속되는 상기 접속 단자를 통해 상기 직류 전압을 입력받기 위한 N개의 탈부착 커버; 및 상기 보호 커버 상부에 위치하여 각 충전 팩의 잔류 량을 표시할 수 있는 N개의 배터리 표시 창을 포함하는 하이브리드 차량의 팩 교환 방식의 배터리 장치에 대하여 개시한다. Patent Publication No. 10-2010-0137110 comprises a housing for exchanging a charged battery of an electric and hybrid vehicle, N charge packs, a converter, a connection terminal, N connection terminals, N detachable covers and a protective cover A housing having a rectangular parallelepiped shape, N charge packs mounted in the housing and separable from each other, a converter for converting an AC voltage input from the outside into a DC voltage, a negative terminal drawn out from one end of the converter, And a connection terminal for transmitting the DC voltage, the connection terminal being formed of a rectangular plate structure which can be opened by a hinge formed on the housing, and the N connection terminals are made of a transparent material And a protective cover. The prior art includes N connecting terminals formed between an anode terminal and a cathode terminal and connected to the N charging packs, respectively. An N detachable cover formed on an upper end of each of the charge packs to receive the DC voltage through the connection terminal connected thereto; And N battery display windows positioned above the protective cover and capable of displaying the remaining amount of each of the charge packs.

특허등록번호 제10-1528079호는 전력 저장 전용인 대용량 배터리; 및 이동 수단의 배터리와 호환 가능한 교환용 배터리를 포함하는 복수의 배터리; 및 계통으로부터 공급된 전력이 상기 복수의 배터리에 충전되도록 하되, 상기 계통의 부하 전력, 상기 부하 전력이 소비되는 시간대, 상기 계통의 전력 공급 및 수급 여부에 따른 계통의 운영 상태에 따라 상기 복수의 배터리에 충전된 전력이 상기 계통에 공급되도록 상기 복수의 배터리에 충전 및 방전을 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는 계통의 운영 상태를 판단한 결과, 계통의 부하 전력이 기 설정된 기준 이상; 계통의 부하 전력이 피크 타임인 경우; 및 계통으로부터 전력 공급이 중단된 경우 중 적어도 하나인 경우 복수의 배터리에 충전된 전력이 계통에 공급되도록 제어하고, 상기 계통의 부하 전력이 기 설정된 기준 이하; 및 계통의 부하 전력이 오프-피크 타임이 경우 중 적어도 하나인 경우 계통으로부터 공급된 전력이 상기 복수의 배터리에 충전되도록 제어하고, 상기 기 설정된 기준은 상기 계통의 공급 가능 전력에 따른 기준이고, 상기 피크 타임은 상기 계통에서 상기 부하 전력이 소비되는 주기를 시간대별로 구분하여 최대 부하 전력이 소비된 시간대를 특정하여 설정된 것을 특징으로 하는 배터리 교환 스테이션에 대하여 개시한다.Patent Registration No. 10-1528079 discloses a large-capacity battery dedicated for power storage; And a replacement battery compatible with the battery of the moving means; And a controller for controlling the plurality of batteries in accordance with an operating state of the system depending on the load power of the system, the time period during which the load power is consumed, And a control unit for controlling charging and discharging of the plurality of batteries so that the charged power is supplied to the system, wherein the controller determines that the load power of the system is higher than a predetermined reference level. When the load power of the system is peak time; And a controller for controlling the power supplied to the plurality of batteries to be supplied to the system when the power supply is at least one of the following cases: And if the load power of the system is at least one of an off-peak time and an off-peak time, the power supplied from the system is charged in the plurality of batteries, and the preset reference is a criterion according to the available power of the system, And the peak time is set by specifying a time period in which the maximum load power is consumed by dividing the period in which the load power is consumed in the system by time period.

상기 개시된 선행기술은 다수 개의 셀로 이루어진 배터리 팩에서 하나 또는 그 이상의 배터리 셀의 교환 또는 다수 개의 팩으로 이루어진 배터리 모듈에서 하나 또는 그 이상의 배터리 팩을 교환하는 방법에 대하여 개시하지 않는다. 더욱이 교환된 배터리 셀 또는 배터리 팩의 작동 안정성을 확인할 수 있는 방법에 개시하지 않는다.The above-described prior art does not disclose a method of exchanging one or more battery packs in a battery pack made up of a plurality of cells or a battery pack made up of a plurality of packs. Furthermore, it does not disclose a method of confirming the operational stability of the exchanged battery cell or the battery pack.

본 발명은 선행기술이 가진 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art and has the following purpose.

선행기술1: 특허공개번호 제10-2010-0137110호((주)크로텍, 2010년12월30일 공개) 전기 및 하이브리드 차량의 팩 교환 방식의 배터리 장치Prior Art 1: Patent Publication No. 10-2010-0137110 (Kurotec Co., Ltd., published on Dec. 30, 2010) Battery replacement device of electric and hybrid vehicles 선행기술2: 특허등록번호 제10-1528079호(두산중공업 주식회사, 2015년06월10일 공개) 배터리 교환 스테이션 및 배터리 교환 스테이션의 운영 방법Prior Art 2: Patent Registration No. 10-1528079 (Doosan Heavy Industries & Construction Co., Ltd., published on June 10, 2015) Operation of battery exchange station and battery exchange station

본 발명의 목적은 다수 개의 배터리가 직렬 또는 병렬로 연결된 배터리 팩 또는 배터리 모듈에서 하나 또는 그 이상의 배터리 셀 또는 배터리 팩이 교환된 상태에서 안전성이 확인될 수 있도록 하는 배터리 안전 교환을 위한 배터리 관리 장치 및 배터리의 안전 교환 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a battery management apparatus and a battery management system for a battery safety exchange in which safety can be verified in a state in which one or more battery cells or battery packs are exchanged in a battery pack or a battery module in which a plurality of batteries are connected in series or in parallel, Thereby providing a safe replacement method of the battery.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 배터리 안전 교환을 위한 배터리 관리 장치는 배터리 팩 또는 배터리 모듈에 배치된 각각의 배터리 셀의 전압 또는 전류의 측정이 가능한 배터리 탐지 유닛; 및 배터리 팩 또는 배터리 모듈에 새로 연결된 교환 배터리 셀에 대한 상태 정보를 획득할 수 있는 체크 유닛을 포함하고, 상기 체크 유닛은 상기 상태 정보를 배터리 셀과 부하를 연결하는 회로로부터 분기된 회로로부터 획득한다.According to a preferred embodiment of the present invention, a battery management apparatus for battery safety exchange comprises a battery detection unit capable of measuring the voltage or current of each battery cell disposed in a battery pack or a battery module; And a check unit capable of obtaining status information on a newly connected exchange battery cell in the battery pack or the battery module, and the check unit acquires the status information from the circuit branching from the circuit connecting the battery cell and the load .

본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 상태 정보는 각각의 배터리 셀로부터 인가되는 전압과 동일한 조건으로 연결된 새로 연결된 교환 배터리 셀로부터 얻어지고, 상기 상태 정보는 온도 정보를 포함한다.According to another preferred embodiment of the present invention, the status information is obtained from a newly connected exchange battery cell connected on the same condition as the voltage applied from each battery cell, and the status information includes temperature information.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 배터리 팩 또는 배터리 모듈에서 배터리 셀 또는 배터리 팩을 안전하게 교환하는 배터리 안전 교환 방법은 배터리 팩에 배치된 배터리 셀 또는 배터리 모듈에 배치된 배터리 팩의 작동 상태를 탐지하는 단계; 상기 배터리 셀 또는 배터리 팩으로부터 교환 배터리를 확인하는 단계; 상기 교환 배터리가 연결된 상태에서 배터리 팩 또는 배터리 모듈의 상태 정보를 저장하는 단계; 상기 교환 배터리를 다른 배터리로 교환하는 단계; 상기 다른 배터리를 체크 회로로 연결하는 단계: 상기 체크 회로에서 상기 다른 배터리의 상태 정보가 미리 결정된 범위 내에 있는지 여부를 탐지하는 단계; 및 상기 다른 배터리를 부하에 연결하는 단계를 포함하고, 상기 체크 회로는 상기 교환 배터리가 부하에 연결된 상태에 동일한 조건을 형성한다.According to still another aspect of the present invention, there is provided a method of safely replacing a battery cell or a battery pack in a battery pack or a battery module, comprising: operating a battery cell disposed in the battery pack or a battery pack disposed in the battery module, Detecting; Confirming the replacement battery from the battery cell or the battery pack; Storing state information of the battery pack or the battery module while the exchange battery is connected; Exchanging the replacement battery with another battery; Connecting the other battery to the check circuit; detecting whether the status information of the other battery is within a predetermined range in the check circuit; And connecting the other battery to the load, wherein the check circuit forms the same condition with the replacement battery connected to the load.

본 발명에 따른 배터리 관리 장치 및 배터리 안전 교환 방법은 배터리 팩 또는 배터리 모듈의 작동 과정에서 배터리 셀 또는 배터리 팩의 교환이 가능하도록 한다. 또한 교환이 된 배터리 셀 또는 배터리 팩이 이후 작동 과정에서 안정적으로 작동되는 것이 보장되도록 한다. 또한 본 발명은 배터리 팩 또는 배터리 모듈의 작동 상태가 저장되는 것에 의하여 배터리 팩 또는 배터리 모듈의 교환 과정이 저장되어 배터리 팩 또는 배터리 모듈에서 발생되는 다양한 오류의 발생이 방지되도록 한다.The battery management device and the battery safety exchange method according to the present invention allow replacement of a battery cell or a battery pack during operation of the battery pack or the battery module. And also ensures that the exchanged battery cell or battery pack is stably operated in the subsequent operation. Also, according to the present invention, an operation state of a battery pack or a battery module is stored so that an exchange process of the battery pack or the battery module is stored, thereby preventing various errors occurring in the battery pack or the battery module.

도 1은 본 발명에 따른 배터리 관리 장치의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 배터리 관리 장치의 작동 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 배터리 관리 장치에 적용될 수 있는 체크 회로의 실시 예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 배터리 안전 교환 방법의 실시 예를 도시한 것이다.1 shows an embodiment of a battery management apparatus according to the present invention.
2 shows an embodiment of the operating structure of the battery management apparatus according to the present invention.
3 shows an embodiment of a check circuit that can be applied to the battery management apparatus according to the present invention.
4 shows an embodiment of a battery safety exchange method according to the present invention.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in the accompanying drawings, but the present invention is not limited thereto. In the following description, components having the same reference numerals in different drawings have similar functions, so that they will not be described repeatedly unless necessary for an understanding of the invention, and the known components will be briefly described or omitted. However, It should not be understood as being excluded from the embodiment of Fig.

본 발명에 배터리 관리 장치는 배터리 관리 시스템(Battery Managing System: BMS)의 일부가 되거나 BMS에 연결되어 작동될 수 있다. 배터리 관리 시스템은 각각의 배터리 셀의 상태를 탐지하거나, 배터리 팩의 상태를 탐지하거나 또는 배터리 모듈의 상태를 탐지할 수 있다. 그리고 배터리 셀의 충전 및 방전 상태를 점검하여 적절한 관리 서버로 전송할 수 있다. 배터리 관리 시스템은 이 분야에 공지된 다양한 형태가 될 수 있다. 또한 배터리 셀은 이 분야에서 공지된 임의의 이차 전지가 될 수 있고, 예를 들어 납축전지, 리튬이온전지 또는 이 분야에서 공지된 다른 형태의 이차 전지가 될 수 있다. 배터리 팩에서 배터리 셀은 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있고, 각각의 배터리 셀은 배터리 팩에 분리 가능하도록 연결될 수 있다. 배터리 모듈은 서로 전기적으로 연결된 다수 개의 배터리 팩은 포함할 수 있고, 각각의 배터리 팩은 다수 개의 배터리 셀을 포함할 수 있다. 그리고 배터리 팩은 배터리 모듈로부터 분리 가능하도록 연결될 수 있고, 배터리 셀은 각각의 배터리 팩으로부터 분리 가능하도록 연결될 수 있다.The battery management apparatus according to the present invention may be part of a battery management system (BMS) or connected to a BMS. The battery management system can detect the state of each battery cell, detect the state of the battery pack, or detect the state of the battery module. The charging and discharging state of the battery cell can be checked and transmitted to an appropriate management server. The battery management system can be in various forms known in the art. The battery cell can also be any secondary battery known in the art and can be, for example, a lead acid battery, a lithium ion battery or any other type of secondary battery known in the art. In the battery pack, the battery cells may be connected in series or in parallel, and each battery cell may be detachably connected to the battery pack. The battery module may include a plurality of battery packs electrically connected to each other, and each battery pack may include a plurality of battery cells. And the battery pack can be detachably connected to the battery module, and the battery cell can be detachably connected to each battery pack.

본 발명은 배터리 팩 또는 배터리 모듈에서 배터리 셀 또는 배터리 팩의 교환이 안전하게 이루어지도록 하면서 교환된 배터리 셀 또는 배터리 팩이 다른 배터리 셀과 연결되어 안전하게 작동될 수 있는지 여부가 확인될 수 있도록 한다.The present invention allows a replacement of a battery cell or a battery pack in a battery pack or a battery module to be safely performed, and it is possible to confirm whether a replaced battery cell or a battery pack can be connected to another battery cell and can be safely operated.

도 1은 본 발명에 따른 배터리 관리 장치의 실시 예를 도시한 것이다.1 shows an embodiment of a battery management apparatus according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 관리 장치는 배터리 팩 또는 배터리 모듈에 배치된 각각의 배터리 셀(B_N1 내지 B_N3)의 전압 또는 전류의 측정이 가능한 배터리 탐지 유닛(12); 및 배터리 팩 또는 배터리 모듈에 새로 연결된 교환 배터리 셀(B_E1)에 대한 상태 정보를 획득할 수 있는 체크 유닛(13)을 포함하고, 상기 체크 유닛(13)은 상기 상태 정보를 배터리 셀(B_N1 내지 B_N3)과 부하를 연결하는 회로로부터 분기된 회로로부터 획득한다.Referring to FIG. 1, the battery management apparatus according to the present invention includes a battery detection unit 12 capable of measuring the voltage or current of each of the battery cells B_N1 to B_N3 disposed in the battery pack or the battery module; And a check unit (13) capable of acquiring status information on a newly connected exchange battery cell (B_E1) connected to a battery pack or a battery module, wherein the check unit (13) transmits the status information to battery cells (B_N1 to B_N3 ) From the circuit branching from the load-connecting circuit.

배터리 관리 장치는 각각의 배터리 셀(B_N1, B_N2, B_N3)의 전압, 온도 또는 충전 상태를 탐지할 수 있고, 배터리 탐지 유닛(12); 및 새로 교환된 배터리 셀(B_E1)이 배터리 팩 또는 배터리 모듈에 연결된 상태와 동일한 조건에서 작동 상태의 탐지가 가능한 체크 유닛(13)을 포함할 수 있다.The battery management apparatus can detect the voltage, temperature or charging state of each of the battery cells B_N1, B_N2, and B_N3, And a check unit 13 capable of detecting the operating state under the same conditions as those in which the newly exchanged battery cell B_E1 is connected to the battery pack or the battery module.

배터리 탐지 유닛(12)는 BMS의 일부가 되거나 BMS에 연결될 수 있고, 체크 유닛(13)은 BMS에 연결되어 교환된 배터리로부터 획득된 정보를 BMS로 전송할 수 있다. 그리고 BMS는 전송된 정보로부터 새로 교환된 배터리의 연결된 상태에서 작동 상태를 확인하고 그에 따라 교환된 배터리가 정상 상태로 작동될 것인지 여부를 판단할 수 있다.The battery detection unit 12 may be part of the BMS or connected to the BMS and the check unit 13 may be connected to the BMS to transmit information obtained from the exchanged battery to the BMS. From the transmitted information, the BMS can check the operation state of the newly connected battery in a connected state and determine whether the replaced battery is to be operated in a normal state.

배터리 탐지 유닛(12)은 각각의 배터리 셀(B_N1, B_N2, B_N3)에 연결될 수 있고, 각각의 배터리 셀(B_N1, B_N2, B_N3)의 작동 상태를 탐지할 수 있다. 배터리 탐지 유닛(12)에 의하여 배터리 셀(B_N1, B_N2, B_N3)의 교환 여부가 확인될 수 있다. 예를 들어 배터리 탐지 유닛(12)은 탐지 회로를 설치하여 각각의 배터리 셀(B_N1, B_N2, B_N3)의 전류를 측정하거나 또는 작동 상태에서 온도 변화를 탐지할 수 있다. 각각의 배터리 셀(B_N1, B_N2, B_N3)의 누설 전류가 탐지될 수 있다. 또한 배터리 탐지 유닛(12)은 배터리 팩 또는 배터리 모듈의 작동 상태를 탐지할 수 있다. 그리고 배터리 팩 또는 배터리 모듈의 작동 상태의 탐지 결과에 따라 배터리 셀의 교환 여부가 결정될 수 있다. 또한 배터리 셀의 교환은 주기적으로 이루어질 수 있다. 예를 들어 배터리 팩 또는 배터리 모듈에 배치된 각각의 배터리 셀의 사용 기간이 저장될 수 있고, 일정 기간이 경과한 배터리 셀은 탐지 결과에 관계없이 교환될 수 있다. 또는 주기적으로 부하로부터 배터리 팩 또는 배터리 모듈이 분리되고 그리고 무 부하 상태에서 각각의 배터리 셀의 상태가 점검되어 배터리 셀의 교환 여부가 결정될 수 있다. 다양한 상태 또는 조건에서 배터리 셀이 교환될 수 있고, 배터리 팩 또는 배터리 모듈이 부하에 연결되면 교환 배터리 셀(B_E1)의 작동 상태가 체크 유닛(13)에 의하여 탐지될 수 있다.The battery detection unit 12 can be connected to each of the battery cells B_N1, B_N2 and B_N3 and can detect the operating states of the respective battery cells B_N1, B_N2 and B_N3. The battery detection unit 12 can confirm whether the battery cells B_N1, B_N2, and B_N3 are exchanged. For example, the battery detection unit 12 may be provided with a detection circuit to measure the current of each battery cell B_N1, B_N2, B_N3, or to detect a temperature change in the operating state. The leakage current of each battery cell B_N1, B_N2, and B_N3 can be detected. Also, the battery detection unit 12 can detect the operating state of the battery pack or the battery module. And whether or not the battery cell is exchanged can be determined according to the detection result of the operating state of the battery pack or the battery module. Also, the exchange of battery cells can be performed periodically. For example, the usage period of each battery cell disposed in the battery pack or the battery module can be stored, and the battery cell that has passed the predetermined period can be exchanged regardless of the detection result. Alternatively, the battery pack or the battery module may be periodically disconnected from the load, and the state of each battery cell may be checked in a no-load state to determine whether or not the battery cell is exchanged. The battery cells can be exchanged in various states or conditions and the operating state of the replacement battery cell B_E1 can be detected by the check unit 13 when the battery pack or the battery module is connected to the load.

체크 유닛(13)은 새로 교체된 교환 배터리 셀(B_E1)이 부하로부터 분리된 상태에서 작동 상태를 탐지할 수 있고, 예를 들어 배터리 팩 또는 배터리 모듈과 동일한 전압을 가지도록 연결된 분기 회로에 교환 배터리 셀(B_E1)을 연결하여 교환 배터리 셀(B_E1)의 작동 상태를 탐지할 수 있다. 체크 유닛(13)은 교환 배터리 셀(B_E1)을 분기 회로로 연결시킬 수 있고, 분기 회로는 다른 배터리 셀(B_N1, B_N2, B_N3)과 동일한 전압 조건으로 만들어질 수 있다. 다른 배터리 셀(B_N1, B_N2, B_N3)은 병렬로 연결될 수 있고, 분기 회로는 부하와 연결된 상태에서 다른 배터리 셀(B_N1, B_N2, B_N3)과 동일 또는 유사한 작동 조건이 될 수 있고, 체크 유닛(13)은 교환 배터리 셀(B_E1)의 작동 상태를 탐지할 수 있고, 예를 들어 전류 또는 온도 변화를 탐지할 수 있다. 그리고 미리 저장된 데이터베이스에 기초하여 교환 배터리 셀(B_E1)의 정상 작동 여부를 결정할 수 있다. 분기 회로는 다양한 방법으로 만들어질 수 있고, 체크 유닛(13)은 다양한 매개변수에 기초하여 교환 배터리 셀(B_E1)의 작동 상태를 확인할 수 있다.The check unit 13 can detect the operating state in a state where the newly replaced battery cell B_E1 is disconnected from the load, and for example, can be connected to the branching circuit connected so as to have the same voltage as the battery pack or the battery module, The operating state of the replacement battery cell B_E1 can be detected by connecting the cells B_E1. The check unit 13 can connect the exchange battery cell B_E1 to the branch circuit and the branch circuit can be made to have the same voltage condition as the other battery cells B_N1, B_N2, and B_N3. The other battery cells B_N1, B_N2 and B_N3 may be connected in parallel and the branching circuit may be in the same or similar operating condition as the other battery cells B_N1, B_N2 and B_N3 in the state of being connected to the load, Can detect the operating state of the exchange battery cell B_E1 and can detect, for example, current or temperature changes. Then, it is possible to determine whether the exchange battery cell B_E1 operates normally or not based on a pre-stored database. The branch circuit can be made in various ways, and the check unit 13 can check the operating state of the exchange battery cell B_E1 based on various parameters.

도 2는 본 발명에 따른 배터리 관리 장치의 작동 구조의 실시 예를 도시한 것이다.2 shows an embodiment of the operating structure of the battery management apparatus according to the present invention.

도 2를 참조하면, 배터리 탐지 유닛(12)은 배터리 셀로부터 탐지된 정보의 처리를 위한 제어 유닛(121) 및 배터리 셀의 상태를 탐지하는 탐지 유닛(122)을 포함할 수 있다. 제어 유닛(121)은 탐지 유닛(122)에서 측정되어야 할 매개변수 및 시간 주기를 결정할 수 있고, 그에 따라 탐지 유닛(122)은 교환 배터리 셀(B_E1)의 상태 변수를 측정하여 제어 유닛(121)으로 전송할 수 있다. 탐지 유닛(122)으로 전송되어야 할 매개변수는 체크 유닛(13)에 의하여 측정될 수 있고, 체크 유닛(13)에서 측정을 위하여 제어 유닛(121)은 교환 확인 유닛(21)을 통하여 교환 배터리 셀(B_E1)을 확인할 수 있다. 그리고 제어 유닛(121)은 설정 유닛(22)을 통하여 교환 배터리 셀(B_E1)의 상태를 설정할 수 있다. 이후 교환 확인 및 설정이 완료되면, 제어 유닛(121)에 의하여 스위치 유닛(24)이 작동될 수 있고, 그에 따라 다른 배터리 셀과 함께 교환 배터리 셀(B_E1)이 부하에 연결될 수 있다. 다만 교환 배터리 셀(B_E1)은 분기 회로를 통하여 부하에 연결될 수 있다. 그리고 교한 배터리 셀(B_E1)의 작동 상태가 체크 유닛(13)에 의하여 탐지될 수 있다. 예를 들어 체크 유닛(13)은 교환 배터리 셀(B_E1)의 전류 변화, 온도 변화 또는 누설 전류를 탐지할 수 있다. 그리고 전력 측정 유닛(25)에 의하여 전력이 측정될 수 있다. 이후 체크 유닛(13)에서 측정된 값은 제어 유닛(121)으로 전송될 수 있다.2, the battery detection unit 12 may include a control unit 121 for processing information detected from a battery cell and a detection unit 122 for detecting the state of the battery cell. The control unit 121 can determine the parameters and the time period to be measured in the detection unit 122 and accordingly the detection unit 122 measures the state variable of the exchange battery cell B_E1, As shown in FIG. The parameters to be transferred to the detection unit 122 can be measured by the check unit 13 and the control unit 121 for the measurement in the check unit 13 can be connected to the exchange battery cell & (B_E1). Then, the control unit 121 can set the state of the exchange battery cell B_E1 through the setting unit 22. [ Then, when the exchange confirmation and setting are completed, the control unit 121 can operate the switch unit 24, so that the exchange battery cell B_E1 together with other battery cells can be connected to the load. However, the replacement battery cell B_E1 may be connected to the load through the branch circuit. And the operating state of the battery cell B_E1 can be detected by the check unit 13. [ For example, the check unit 13 can detect a current change, a temperature change, or a leakage current of the replacement battery cell B_E1. And the power can be measured by the power measurement unit 25. [ The measured value at the check unit 13 may then be transmitted to the control unit 121. [

교환 배터리(B_E1)의 교환 이전의 작동 상태가 저장 매체(M)에 저장될 수 있고, 체크 유닛(13)으로부터 전송된 정보와 비교될 수 있다. 그리고 제어 유닛(121)은 비교 결과에 따라 교환 배터리 셀(B_E1)의 작동 상태의 정상 여부를 결정할 수 있다.The operating state before replacement of the replacement battery B_E1 can be stored in the storage medium M and can be compared with the information transmitted from the check unit 13. [ Then, the control unit 121 can determine whether the operating state of the replacement battery cell B_E1 is normal or not according to the comparison result.

배터리 관리 장치는 배터리의 교환 및 작동 상태 관련 매개변수의 측정을 위한 다양한 구조를 가질 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.The battery management device may have various structures for measuring the exchange and operation state-related parameters of the battery, and the present invention is not limited to the embodiments shown.

도 3은 본 발명에 따른 배터리 관리 장치에 적용될 수 있는 체크 회로의 실시 예를 도시한 것이다.3 shows an embodiment of a check circuit that can be applied to the battery management apparatus according to the present invention.

도 3을 참조하면, 전원 배터리 셀(31)이 부하(32)에 연결될 수 있고, 교환 배터리 셀(B_E1)은 분기 회로에 의하여 부하(32)에 연결될 수 있다. 제시된 실시 예에서 교환 배터리 셀(B_E1)이 분기 회로에 의하여 연결된 것으로 제시되어 있지만, 실질적으로 교환 배터리 셀(B_E1)은 다른 배터리 셀과 동일한 방식으로 부하에 연결되고, 단지 분기 회로는 측정을 위하여 일시적으로 형성된다. 분기 회로는 예를 들어 다른 배터리 셀의 어느 하나에 교환 배터리(B_E1)에 연결된 것과 동일 또는 유사한 방식으로 연결될 수 있다.Referring to FIG. 3, a power supply battery cell 31 may be connected to the load 32, and an exchange battery cell B_E1 may be connected to the load 32 by a branch circuit. Although the replacement battery cell B_E1 is shown as being connected by the branch circuit in the illustrated embodiment, substantially the replacement battery cell B_E1 is connected to the load in the same manner as other battery cells, and only the branch circuit is temporarily . The branch circuit may be connected in the same or similar manner as, for example, to one of the other battery cells connected to the replacement battery B_E1.

분기 회로에 부하(32)에 병렬로 커패시터(33)가 연결될 수 있고, 교환 배터리 셀(B_E1)은 커패시터(33)에 병렬로 연결될 수 있다. 그리고 커패시터(33)와 교환 배터리 셀(B_E1)에 프로그램 스위치와 같은 작동 스위치(SW1, SW2)가 배치될 수 있다. 교환 배터리 셀(B_E1) 및 전원 배터리 셀(31)에 각각 온도 센서(311, 341)가 배치될 수 있고, 교환 배터리 셀(B_E1)에 가변 저항(VR)이 배치될 수 있다. 그리고 교환 배터리 셀(B_E1)에 전류 센서(38)가 배치될 수 있다.The capacitor 33 may be connected to the load 32 in parallel with the branch circuit and the exchange battery cell B_E1 may be connected to the capacitor 33 in parallel. And operation switches SW1 and SW2 such as a program switch may be disposed in the capacitor 33 and the replacement battery cell B_E1. The temperature sensors 311 and 341 may be disposed in the exchange battery cell B_E1 and the power source battery cell 31 and the variable resistor VR may be disposed in the exchange battery cell B_E1. And the current sensor 38 may be disposed in the exchange battery cell B_E1.

체크 유닛에 의한 측정을 위하여 제1 작동 스위치(SW1)가 연결되어 커패시터(33)가 부하 전압과 동일한 전압 상태로 만들어질 수 있다 그리고 커패시터(33)의 전압 및 부하 전류가 탐지되어 확인되면 제2 작동 스위치(SW2)가 연결될 수 있다. 그리고 전류 센서(38)에 의하여 전류가 탐지될 수 있다. 정상 상태에서 전류 센서(38)에 전류가 탐지되지 않아야 한다. 만약 전류가 탐지되면 가변 저항(VR)을 조절하여 전류 센서(38)에 의하여 탐지되는 전류가 0(zero)이 되도록 할 수 있다. 그리고 일정 주기로 전원 배터리 셀(31)의 온도와 교환 배터리 셀(B_E1)의 온도가 측정될 수 있다. 그리고 체크 유닛에 의하여 측정된 가변 저항의 크기, 누설 전류, 커패시턴스 또는 온도가 제어 유닛으로 전송될 수 있고, 그리고 전송된 정보에 기초하여 제어 유닛은 교환 배터리 셀(B_E1)의 작동 상태를 확인하여 전원 배터리 셀(31)과 정상적으로 연결시킬 수 있다.The first operation switch SW1 is connected for the measurement by the check unit so that the capacitor 33 can be made in the same voltage state as the load voltage. When the voltage and the load current of the capacitor 33 are detected and confirmed, An operation switch SW2 can be connected. And the current can be detected by the current sensor 38. No current should be detected in the current sensor 38 in the steady state. If a current is detected, the variable resistor (VR) may be adjusted such that the current detected by the current sensor 38 is zero. Then, the temperature of the power supply battery cell 31 and the temperature of the replacement battery cell B_E1 can be measured at regular intervals. The size, leakage current, capacitance or temperature of the variable resistor measured by the check unit can be transmitted to the control unit, and based on the transmitted information, the control unit confirms the operating state of the exchange battery cell (B_E1) The battery cell 31 can be normally connected.

체크 유닛(13)은 다양한 구조를 가지도록 만들어질 수 있고, 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.The check unit 13 can be made to have various structures, and the present invention is not limited to the embodiments shown.

도 4는 본 발명에 따른 배터리 안전 교환 방법의 실시 예를 도시한 것이다.4 shows an embodiment of a battery safety exchange method according to the present invention.

도 4를 참조하면, 배터리 안전 교환 방법은 배터리 팩에 배치된 배터리 셀 또는 배터리 모듈에 배치된 배터리 팩의 작동 상태를 탐지하는 단계(P41); 상기 배터리 셀 또는 배터리 팩으로부터 교환 배터리를 확인하는 단계(P42); 상기 교환 배터리가 연결된 상태에서 배터리 팩 또는 배터리 모듈의 상태 정보를 저장하는 단계(P43); 상기 교환 배터리를 다른 배터리로 교환하는 단계(P44); 상기 다른 배터리를 체크 회로로 연결하는 단계(P45): 상기 체크 회로에서 상기 다른 배터리의 상태 정보가 미리 결정된 범위 내에 있는지 여부를 탐지하는 단계(P46); 및 상기 다른 배터리를 부하에 연결하는 단계(P47)를 포함한다.Referring to FIG. 4, the battery safety exchange method includes: detecting (P41) an operating state of a battery pack disposed in a battery pack or a battery pack disposed in a battery pack; (P42) checking the replacement battery from the battery cell or the battery pack; Storing status information of the battery pack or the battery module while the exchange battery is connected (P43); Replacing the replacement battery with another battery (P44); Connecting the other battery to the check circuit (P45): detecting whether the state information of the other battery is within a predetermined range in the check circuit (P46); And connecting the other battery to the load (P47).

본 발명에 따른 방법은 예를 들어 전기 자동차의 배터리 모듈 또는 에너지 저장 장치의 배터리 모듈에 적용될 수 있다. 전기 자동차의 배터리 모듈 또는 에너지 저장 장치의 배터리 모듈은 다수 개의 배터리 팩 또는 배터리 셀을 포함할 수 있고, 배터리의 교환은 배터리 팩 또는 배터리 셀의 교환을 의미한다.The method according to the invention can be applied, for example, to a battery module of an electric vehicle or a battery module of an energy storage device. The battery module of the electric vehicle or the battery module of the energy storage device may include a plurality of battery packs or battery cells, and the replacement of the battery means replacement of the battery pack or the battery cells.

배터리 모듈에 배치된 배터리의 작동 상태는 배터리 관리 시스템에 의하여 탐지되거나 별도로 설치된 탐지 모듈에 의하여 탐지될 수 있다(P41). 그리고 배터리 모듈이 작동이 정상적으로 작동되는 않는 것이 탐지될 수 있다. 이에 따라 배터리 모듈의 각각의 배터리에 대하여 점검이 이루어지고 오작동의 원인이 된 배터리의 교체가 준비될 수 있다. 배터리 모듈에서 배터리가 교체되면 탐지 유닛에 의하여 교환 배터리가 확인될 수 있다(P42). 배터리 모듈의 작동 상태는 배터리 상태 데이터베이스에 저장될 수 있고, 예를 들어 배터리 관리 시스템의 설치된 배터리 상태 데이터베이스에 저장될 수 있다. 그리고 배터리가 교환될 수 있다(P44). 배터리의 교환은 배터리 모듈의 작동 상태에서 또는 배터리 모듈의 작동이 중단된 상태에서 이루어질 수 있다. 그리고 배터리가 교환되면(P44), 교환 배터리가 체크 회로에 연결될 수 있다(P45). 체크 회로는 위에서 설명된 것처럼, 분기 회로가 될 수 있고, 체크 회로에서 탐지된 교환 배터리에 대한 정보는 체크 유닛으로 전송될 수 있다. 체크 유닛은 체크 회로로부터 전송된 정보에 기초하여 교환 배터리가 부하에 연결된 상태에서 정상적으로 작동하는지 여부가 판단될 수 있다(P46). 만약 교환 배터리가 미리 결정된 작동 온도 범위, 작동 전류 범위 또는 누설 전류 범위에 있지 않다면(NO), 교환 배터리는 다른 배터리로 교체될 수 있다. 그리고 다른 배터리가 체크 회로에 의하여 점검될 수 있다. 이에 비하여 교환 배터리가 부하가 연결된 상태에서 정상적으로 작동되는 것으로 판단된다면(YES), 교환 배터리가 부하에 정상적으로 연결될 수 있다(P47).The operating state of the battery disposed in the battery module can be detected by the battery management system or detected by a separately installed detection module (P41). And it may be detected that the battery module does not operate normally. As a result, a check is made for each battery of the battery module, and the replacement of the battery that causes the malfunction can be prepared. When the battery is replaced in the battery module, the replacement battery can be checked by the detection unit (P42). The operating state of the battery module may be stored in the battery state database, for example, in an installed battery state database of the battery management system. And the battery can be replaced (P44). The replacement of the battery may be performed in the operating state of the battery module or in a state in which the operation of the battery module is interrupted. And, when the battery is replaced (P44), the replacement battery can be connected to the check circuit (P45). The check circuit may be a branch circuit as described above, and information about the exchange battery detected in the check circuit may be transmitted to the check unit. The check unit can be determined based on information transmitted from the check circuit whether or not the exchange battery is normally operated while being connected to the load (P46). If the replacement battery is not in the predetermined operating temperature range, operating current range, or leakage current range (NO), the replacement battery may be replaced with another battery. And another battery can be checked by the check circuit. On the other hand, if it is determined that the replacement battery is normally operated in a state where the load is connected (YES), the replacement battery can be normally connected to the load (P47).

이와 같이 본 발명에 따른 안전 교환 방법은 교환 배터리가 부하에 정상적으로 연결되기 전에 일정 시간 동안 부하와 연결된 상태와 동일 조건을 부여하는 체크 회로에 의하여 교환 배터리의 작동 상태가 확인되도록 한다. 이에 따라 교환 배터리의 오작동이 미리 방지되도록 한다. 체크 회로는 위에서 설명된 분기 회로와 동일 또는 유사한 구조로 만들어질 수 있다.As described above, the safety switching method according to the present invention allows the operating state of the replacement battery to be checked by a check circuit which gives the same condition as that of the load connected to the load for a predetermined time before the replacement battery is normally connected to the load. Thereby preventing malfunction of the replacement battery in advance. The check circuit can be made in the same or similar structure as the branch circuit described above.

본 발명에 따른 안전 방법은 다양한 과정을 통하여 이루어질 수 있고, 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.The security method according to the present invention can be performed through various processes, and the present invention is not limited to the embodiments shown.

본 발명에 따른 배터리 관리 장치 및 배터리 안전 교환 방법은 배터리 팩 또는 배터리 모듈의 작동 과정에서 배터리 셀 또는 배터리 셀의 교환이 가능하도록 한다. 또한 교환이 된 배터리 셀 또는 배터리 팩이 이후 작동 과정에서 안정적으로 작동되는 것이 보장되도록 한다. 또한 본 발명은 배터리 팩 또는 배터리 모듈의 작동 상태가 저장되는 것에 의하여 배터리 팩 또는 배터리 모듈의 교환 과정이 저장되어 배터리 팩 또는 배터리 모듈에서 발생되는 다양한 오류의 발생이 방지되도록 한다.The battery management apparatus and the battery safety exchange method according to the present invention allow replacement of a battery cell or a battery cell during operation of the battery pack or the battery module. And also ensures that the exchanged battery cell or battery pack is stably operated in the subsequent operation. Also, according to the present invention, an operation state of a battery pack or a battery module is stored so that an exchange process of the battery pack or the battery module is stored, thereby preventing various errors occurring in the battery pack or the battery module.

위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention . The invention is not limited by these variations and modifications, but is limited only by the claims appended hereto.

11: 배터리 관리 장치 12: 배터리 탐지 유닛
13: 체크 센서 21: 교환 확인 유닛
22: 설정 유닛 24: 스위치 유닛
25: 전력 측정 유닛 31: 전원 배터리 셀
32: 부하 33: 커패시터
38: 전류 센서 121: 제어 유닛
122: 탐지 유닛 311, 341: 온도 센서
B_E1: 교환 배터리 셀 B_N1 내지 B_N3: 배터리 셀
M: 저장 매체 SW1: 제1 작동 스위치
SW2: 제2 작동 스위치 VR: 가변 저항11: Battery management device 12: Battery detection unit
13: Check sensor 21: Replace confirmation unit
22: setting unit 24: switch unit
25: Power measurement unit 31: Power supply battery cell
32: load 33: capacitor
38: current sensor 121: control unit
122: detection unit 311, 341: temperature sensor
B_E1: Replacement battery cells B_N1 to B_N3: Battery cells
M: Storage medium SW1: First operation switch
SW2: second operation switch VR: variable resistor

Claims (3)

배터리 팩 또는 배터리 모듈에 배치된 각각의 배터리 셀(B_N1 내지 B_N3)의 전압 또는 전류의 측정이 가능한 배터리 탐지 유닛(12); 및
배터리 팩 또는 배터리 모듈에 새로 연결된 교환 배터리 셀(B_E1)에 대한 상태 정보를 획득할 수 있는 체크 유닛(13);을 포함하고,
상기 체크 유닛(13)은 상기 상태 정보를 배터리 셀(B_N1 내지 B_N3)과 부하를 연결하는 회로로부터 분기된 회로로부터 획득하는 것을 특징으로 하는 배터리 안전 교환을 위한 배터리 관리 장치.A battery detection unit 12 capable of measuring the voltage or current of each of the battery cells B_N1 to B_N3 disposed in the battery pack or the battery module; And
And a check unit (13) capable of acquiring status information on a newly connected exchange battery cell (B_E1) to a battery pack or a battery module,
Wherein the check unit (13) acquires the state information from the circuit branching from the circuit connecting the load to the battery cells (B_N1 to B_N3). 청구항 1에 있어서, 상기 상태 정보는 각각의 배터리 셀(B_N1 내지 B_N3)로부터 인가되는 전압과 동일한 조건으로 연결된 새로 연결된 교환 배터리 셀(B_E1)로부터 얻어지고, 상기 상태 정보는 온도 정보를 포함하는 배터리 안전 교환을 위한 배터리 관리 장치.The battery system according to claim 1, wherein the status information is obtained from a newly connected exchange battery cell (B_E1) connected under the same condition as a voltage applied from each of the battery cells (B_N1 to B_N3) Battery management device for exchange. 배터리 팩 또는 배터리 모듈에서 배터리 셀 또는 배터리 팩을 안전하게 교환하는 배터리 안전 교환 방법에 있어서,
배터리 팩에 배치된 배터리 셀 또는 배터리 모듈에 배치된 배터리 팩의 작동 상태를 탐지하는 단계;
상기 배터리 셀 또는 배터리 팩으로부터 교환 배터리를 확인하는 단계;
상기 교환 배터리가 연결된 상태에서 배터리 팩 또는 배터리 모듈의 상태 정보를 저장하는 단계;
상기 교환 배터리를 다른 배터리로 교환하는 단계;
상기 다른 배터리를 체크 회로로 연결하는 단계:
상기 체크 회로에서 상기 다른 배터리의 상태 정보가 미리 결정된 범위 내에 있는지 여부를 탐지하는 단계; 및
상기 다른 배터리를 부하에 연결하는 단계를 포함하고,
상기 체크 회로는 상기 교환 배터리가 부하에 연결된 상태에 동일한 조건을 형성하는 것을 특징으로 하는 배터리 안전 교환 방법.A battery safety exchange method for securely replacing a battery cell or a battery pack in a battery pack or a battery module,
Detecting an operating state of the battery pack disposed in the battery pack or the battery pack disposed in the battery module;
Confirming the replacement battery from the battery cell or the battery pack;
Storing state information of the battery pack or the battery module while the exchange battery is connected;
Exchanging the replacement battery with another battery;
Connecting the other battery to the check circuit;
Detecting in the check circuit whether state information of the other battery is within a predetermined range; And
And connecting the other battery to a load,
Wherein the check circuit forms the same condition when the replacement battery is connected to the load.

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