KR101572493B1 - Lithium Battery Remote Management System for an electric rail car - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전동차용 리튬이온전지의 관리 시스템에 관한 것이다.
이 발명에 따른 전동차용 리튬이온전지의 원격 관리 시스템은, 배터리팩과, 상기 배터리팩의 충방전을 제어하고 상태값을 측정하는 슬레이브BMS와, 상기 슬레이브BMS와 통신하여 상기 배터리팩의 상태값을 수집하여 저장부에 저장하는 마스터BMS와, 상기 배터리팩이 장착된 전동차의 위치 정보를 획득하는 위치감지기와, 상기 저장부에 저장된 배터리팩의 상태값과 상기 전동차의 식별 정보 및 위치 정보를 모니터링서버로 전송하는 제어부와, 상기 제어부의 제어를 받아 상기 전동차의 점검 필요 여부 및 이상상태로 판정된 배터리팩에 대한 정보를 표시하는 디스플레이부를 포함한다. 상기 모니터링서버는 상기 배터리팩의 상태값을 누적하여 저장하고 상기 누적된 상기 배터리팩의 상태값이 기설정된 정상범위를 벗어나면 상기 배터리팩의 이상상태로 판정하고 상기 전동차 및 배터리팩을 점검 대상으로 설정하여 관리자 단말에게 통지한다. 상기 마스터BMS는 상기 전동차에 상기 배터리팩이 장착되면 관리자로부터 상기 배터리팩의 배터리팩식별자 정보를 입력받아 등록하고 상기 배터리팩의 구동시 현재 장착된 배터리팩이 기등록된 배터리팩인지를 확인한다.The present invention relates to a management system of a lithium ion battery for a train.
A remote management system for a lithium ion battery for a train according to the present invention includes a battery pack, a slave BMS for controlling charging and discharging of the battery pack and measuring a state value, A position sensor for acquiring position information of the electric vehicle on which the battery pack is mounted; a status detector for detecting a status value of the battery pack stored in the storage unit, identification information of the electric vehicle, And a display unit for displaying information on whether the electric motor vehicle needs to be inspected and information on the battery pack determined to be in an abnormal state under the control of the controller. The monitoring server cumulatively stores the state values of the battery pack, and when the state value of the accumulated battery pack is out of a predetermined normal range, the monitoring server determines that the battery pack is in an abnormal state, And notifies the administrator terminal. The master BMS receives and registers the battery pack identifier information of the battery pack from the manager when the battery pack is mounted on the train, and confirms whether the currently installed battery pack is a pre-registered battery pack when the battery pack is driven.
Description
본 발명은 전동차용 리튬이온전지의 관리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원격지의 서버가 각 전동차에 장착된 리튬이온전지의 상태를 감시하고 이상 상태가 감지된 리튬이온전지의 상태 정보 및 위치 정보를 관리자 단말에게 제공하는 전동차용 리튬이온전지의 원격 관리 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a management system for a lithium ion battery for a train, and more particularly, to a management system for a lithium ion battery for a railway vehicle, To a remote management system for a lithium ion battery for a train.
또한, 슬레이브BMS와 마스터BMS가 상호 승인된 경우에만 해당 배터리팩이 정상적으로 구동되도록 제어함으로써 모든 배터리팩의 안정적인 운영과 정상적인 유통 거래 활성화를 구현할 수 있는 전동차용 리튬이온전지의 원격 관리 시스템에 관한 것이다.
In addition, the present invention relates to a remote management system for a lithium ion battery for a train vehicle, which enables stable operation of all battery packs and activation of normal distribution transactions by controlling the battery pack to be normally driven only when the slave BMS and the master BMS are mutually approved.
통상적으로 대용량 전지는 직렬로 연결되는 복수 개의 배터리팩으로 이루어지며, 각 배터리팩은 다량의 배터리셀이 직렬 혹은 병렬로 연결되어 이루어진다. 다량의 배터리셀이 연결된 배터리팩 및 대용량 전지의 사용 시간이 경과함에 따라 셀 전압의 산포가 발생한다. 이러한 셀 전압의 산포가 발생하게 되면, 시간경과에 따라 누적량이 증가하고 일부 셀의 단락 및 파손, 폭발 등의 안전사고가 발생할 가능성이 높아진다.Generally, a large-capacity battery is composed of a plurality of battery packs connected in series, and each battery pack has a large number of battery cells connected in series or in parallel. The cell voltage is dispersed as the use time of the battery pack and the large capacity battery connected with a large number of battery cells is elapsed. When the scattering of the cell voltage occurs, the amount of accumulation increases with time, and there is a high possibility that a safety accident such as short-circuit, breakage or explosion of some cells occurs.
일반적으로 산업용에 쓰이는 대용량 리튬이온전지는 기존의 전동차나 UPS에 사용되던 연축전지, 니켈카드뮴 축전지, 니켈수소 축전지와는 그 배터리 특성이 다르다. 기존의 전동차, UPS 등에 대용량 전지만 리튬이온전지로 교체하여 사용할 경우, 리튬이온전지의 특성에 따른 리튬이온전지의 상태를 감시하고 안전사고 발생 위험을 사전에 감지하여 관리자에게 보고함으로써, 관리자로 하여금 적절한 조치를 취할 수 있도록 하는 기술이 요구된다. 이때, 점검대상 배터리팩(전동차)의 위치를 관리자단말에 함께 제공할 수 있도록 하는 기술이 필요하다.Generally, a large capacity lithium ion battery used for industrial use differs in battery characteristics from a lead-acid battery, a nickel-cadmium battery, and a nickel metal hydride battery used in a conventional electric vehicle or a UPS. In case of replacing a large capacity battery with a lithium ion battery only in a conventional electric vehicle or a UPS, the state of the lithium ion battery according to the characteristics of the lithium ion battery is monitored, and the risk of a safety accident is detected in advance and reported to the manager. There is a need for techniques to take appropriate action. At this time, there is a need for a technology that can provide the location of the battery pack (electric vehicle) to be inspected together with the manager terminal.
또한, 통상적으로 배터리팩과 그 배터리팩의 충방전 제어 및 상태를 관리하는 슬레이브BMS가 패키지로 연결되어 구성된다. 통상적으로 이 배터리팩과 슬레이브BMS 패키지는 마스터BMS에 회로를 연결하고 장착하면 재활용이 가능하도록 구성된다. 이 배터리팩 및 슬레이브BMS 패키지는 가격이 비싸고, 전동차는 상대적으로 보안이 취약한 실외(예컨대, 차량기지)에 보관되는 경우가 많기 때문에, 전동차에 장착된 배터리팩 및 슬레이브BMS 패키지를 훔쳐서 밀반출하여 재활용되는 사례가 발생할 수 있다. 따라서, 이 배터리팩 및 슬레이브BMS 패키지가 불법적으로 재활용되지 못하도록 하는 기술이 요구된다.In addition, a slave BMS for managing the charge / discharge control and the state of the battery pack and the battery pack is typically connected by a package. Typically, this battery pack and slave BMS package is configured to enable recycling when the circuit is connected and attached to the master BMS. Since the battery pack and the slave BMS package are expensive and the electric vehicle is stored in a relatively insecure outdoor space (for example, a vehicle base), the battery pack and the slave BMS package mounted on the train are stolen, An example can occur. Therefore, there is a demand for a technique for preventing the battery pack and the slave BMS package from being illegally recycled.
또한, 각 배터리팩들은 사용 년수에 따라 열화가 발생한다. 이렇게 열화된 배터리팩들 사이에 신규 배터리팩을 연결하여 사용하면, 기존에 사용하던 배터리팩들의 열화가 가속화되고 신규 배터리팩의 사용 연한도 감소되는 문제점이 있다. 따라서, 다수의 배터리팩들 중 기존에 사용하던 배터리팩들이 모두 정상적으로 접속되어 있는 지를 확인한 후 배터리팩들의 충방전이 이루어지도록 하는 기술이 요구된다.
Also, each battery pack deteriorates depending on the years of use. When the new battery pack is connected between the deteriorated battery packs, deterioration of the existing battery packs is accelerated and the life of the new battery pack is also reduced. Accordingly, there is a need for a technique of charging / discharging battery packs after confirming that all of the battery packs used in the past are normally connected among the plurality of battery packs.
대한민국 등록특허 제0860712호Korean Patent No. 0860712
대한민국 등록특허 제1004964호
Korea Patent No. 1004964
따라서 본 발명이 해결하려는 목적은 전동차에 사용되는 직렬 연결 배터리팩의 실시간으로 감시하여 이상상태가 감지되는 배터리팩에 관한 정보를 관리자 단말에 보고하여 대용량 리튬이온전지를 효과적으로 유지관리하는 시스템을 제공하기 위한 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a system for efficiently managing a large-capacity lithium ion battery by reporting information on a battery pack in which an abnormal state is detected by monitoring the serial-connected battery pack used in a train in real time, .
또한, 본 발명의 다른 목적은 이상상태가 감지된 배터리팩 및 전동차의 위치 정보를 관리자 단말에 보고하여 관리자가 해당 전동차를 손쉽게 찾을 수 있도록 하는 시스템을 제공하기 위한 것이다.It is another object of the present invention to provide a system which allows an administrator to easily find the electric vehicle by reporting the location information of the battery pack and the electric vehicle detected to the abnormal state to the manager terminal.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 슬레이브BMS와 마스터BMS가 상호 인증을 통해, 슬레이브BMS는 배터리팩이 정상 등록된 전동차에서만 정상적으로 구동되도록 제어하고, 마스터BMS는 일괄 등록된 다수의 배터리팩들이 정상적으로 장착되어 있는 경우에만 상기 다수의 배터리팩들이 정상적으로 구동되도록 제어하는 시스템을 제공하기 위한 것이다.
It is still another object of the present invention to provide a system and method for controlling a slave BMS and a master BMS so that the slave BMS and the slave BMS are normally operated only in a normally registered motor vehicle, And to control the plurality of battery packs to be normally driven only when the battery pack is operated.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 전동차용 리튬이온전지의 원격 관리 시스템은, 배터리팩과,According to an aspect of the present invention, there is provided a remote management system for a lithium ion battery for a motor vehicle,
상기 배터리팩의 충방전을 제어하고 상태값을 측정하는 슬레이브BMS와,A slave BMS for controlling charging and discharging of the battery pack and measuring a state value,
상기 슬레이브BMS와 통신하여 상기 배터리팩의 상태값을 수집하여 저장부에 저장하는 마스터BMS와,A master BMS communicating with the slave BMS to collect status values of the battery pack and store the status values in a storage unit;
상기 배터리팩이 장착된 전동차의 위치 정보를 획득하는 위치감지기와,A position sensor for acquiring positional information of a train equipped with the battery pack,
상기 저장부에 저장된 배터리팩의 상태값과 상기 전동차의 식별 정보 및 위치 정보를 모니터링서버로 전송하는 제어부와,A control unit for transmitting a state value of the battery pack stored in the storage unit, identification information of the electric vehicle, and location information to a monitoring server;
상기 제어부의 제어를 받아 상기 전동차의 점검 필요 여부 및 이상상태로 판정된 배터리팩에 대한 정보를 표시하는 디스플레이부를 포함하고,And a display unit for displaying information on the necessity of the inspection of the electric motor under the control of the controller and information on the battery pack determined to be in an abnormal state,
상기 모니터링서버는 상기 배터리팩의 상태값을 누적하여 저장하고 상기 누적된 상기 배터리팩의 상태값이 기설정된 정상범위를 벗어나면 상기 배터리팩의 이상상태로 판정하고 상기 전동차 및 배터리팩을 점검 대상으로 설정하여 관리자 단말에게 통지하고,The monitoring server cumulatively stores the state values of the battery pack, and when the state value of the accumulated battery pack is out of a predetermined normal range, the monitoring server determines that the battery pack is in an abnormal state, And notifies the administrator terminal,
상기 마스터BMS는 상기 전동차에 상기 배터리팩이 장착되면 관리자로부터 상기 배터리팩의 배터리팩식별자 정보를 입력받아 등록하고 상기 배터리팩의 구동시 현재 장착된 배터리팩이 기등록된 배터리팩인지를 확인하는 것을 특징으로 한다.
The master BMS receives and registers the battery pack identifier information of the battery pack from the manager when the battery pack is installed in the train, and confirms whether the currently installed battery pack is a pre-registered battery pack when the battery pack is driven .
본 발명에 따르면, 전동차에 사용되는 직렬연결 리튬이온전지의 상태를, 각각의 전지별로 원격지 또는 전동차에서 확인할 수 있고, 개별 리튬이온전지의 과거 이력도 데이터베이스에 저장된 자료로 저장하고 송출함으로써 배터리팩의 사용에 따른 노후화 정도를 쉽게 파악할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, the state of the series-connected lithium ion battery used for a train can be confirmed by a remote location or a train by battery, and the past history of each individual lithium ion battery is also stored and transmitted as data stored in a database, It is possible to easily grasp the degree of deterioration due to use.
또한, 본 발명에 따르면, 이상상태가 감지되어 점검이 필요한 배터리팩 및 전동차의 현재 위치정보를 관리자단말에 제공함으로써, 관리자가 점검대상 배터리팩 및 전동차를 손쉽게 찾을 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, an administrator can easily find a battery pack to be inspected and a train by providing information on the current position of the battery pack and the train, which need to be inspected by detecting an abnormal state, to the manager terminal.
또한, 본 발명에 따르면, 마스터BMS와 다수의 슬레이브BMS는 각각 상대방의 식별정보를 상호 등록하고, 이후 상호 인증된 경우에만 배터리팩이 정상적으로 충방전되며 구동하도록 함으로써, 비전문가에 의한 무분별한 배터리팩의 교체에 의한 리튬이온전지의 수명 단축을 사전에 방지할 수 있고, 마스터BMS에 임의의 배터리팩을 등록할 때 해당 배터리팩에 설정된 설치비밀번호를 확인함으로써, 정상 유통된 배터리팩만이 정상적으로 동작하도록 하는 효과가 있다.
In addition, according to the present invention, the master BMS and the plurality of slave BMSs mutually register the identification information of the other party, and the battery pack is normally charged / discharged and driven only when mutual authentication is performed, It is possible to prevent shortening of the life time of the lithium ion battery by the battery BMS, and to confirm the installation password set in the battery pack when registering the arbitrary battery pack in the master BMS, .
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동차용 리튬이온전지의 원격 관리 시스템의 구성도이다.
도 2는 이 발명에 따른 마스터BMS와 슬레이브BMS간 등록절차를 도시한 흐름도이다.
도 3는 이 발명에 따른 마스터BMS와 슬레이브BMS간 확인절차를 도시한 흐름도이다.1 is a block diagram of a remote management system for a lithium ion battery for a train according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a registration procedure between a master BMS and a slave BMS according to the present invention.
FIG. 3 is a flowchart illustrating a procedure for checking between a master BMS and a slave BMS according to the present invention.
이하, 본 발명의 도면을 참조하여 상세하게 설명하고자 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 또한, 본 명세서 전반에 걸쳐 표시되는 약어는 본 명세서 내에서 별도의 다른 지칭이 없다면 당업계에서 통용되어, 이해되는 수준으로 해석되어야 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The following embodiments are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in other forms. Like reference numerals designate like elements throughout the specification. In addition, abbreviations displayed throughout this specification should be interpreted to the extent that they are known and used in the art unless otherwise indicated herein.
본 발명은 전동차에 사용되는 직렬연결 리튬이온전지의 상태를 실시간으로 감시하여 원격지의 운용자 또는 해당 전동차 운전자에게 위험 상황을 사전에 송출하는 원격 관리 시스템을 제공한다.The present invention provides a remote management system that monitors the status of a series-connected lithium ion battery used in a train in real time and sends a dangerous situation to a remote operator or a driver of the train in advance.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동차용 리튬이온전지의 원격 관리 시스템의 구성 블록도이다.1 is a block diagram of a remote management system for a lithium ion battery for a train according to an embodiment of the present invention.
이 발명에 적용되는 대용량 리튬이온전지는 다수의 배터리팩(111, 121)으로 이루어지며, 각 배터리팩(111, 121)에는 슬레이브BMS(112, 122)가 패키징되어 연결된다. 그리고, 각 슬레이브BMS(112, 122)는 마스터BMS(131)에 연결되며, 마스터BMS(131)는 다수의 슬레이브BMS(112, 122)를 통합 제어한다. 이하에서는 제1슬레이브BMS(112)를 기준으로 그 동작을 설명한다. 제2슬레이브BMS(122)도 제1슬레이브BMS(112)와 유사하게 동작한다.The large-capacity lithium ion battery according to the present invention comprises a plurality of
제1슬레이브BMS(112)는 제1배터리팩(111)의 충방전을 제어하는 충방전제어부(112a)와, 제1배터리팩(111)을 구성하는 전체 및 개별 전지의 상태값을 측정하는 상태측정부(112b)와, 상태측정부(112b)에서 측정된 배터리팩 전체 및 개별 전지의 상태값을 마스터BMS(131)로 전송하는 발송장치부(112c)를 포함한다. 제2슬레이브BMS(122)도 제1슬레이브BMS(112)와 유사하게 충방전제어부와, 상태측정부와, 발송장치부를 포함하여 구성된다.The first slave BMS 112 includes a charge /
제1슬레이브BMS(112)의 충방전제어부(112a)는 마스터BMS(131)의 제어를 받아 외부전원으로 제1배터리팩(111)에 충전하고, 배터리팩(111)에 충전된 충전전압을 부하(전동차)로 방전하도록 제어한다. 또한, 이 충방전제어부(112a)에는 제1배터리팩(111)의 배터리팩식별자와 설치비밀번호 및 마스터BMS(131)의 고유식별자가 저장된다. 이 배터리팩식별자는 제1배터리팩(111)이 생산될 때 부여되는 고유값으로서, 배터리팩 외장에 기록되어 확인 가능한 값이다. 설치비밀번호는 관리자에 의해 변경 가능한 값으로서, 배터리팩 외장에서는 확인할 수 없으며 제1배터리팩(111)을 마스터BMS(131)에 등록하기 위해 필요하다. 마스터BMS(131)의 고유식별자는 마스터BMS(131) 또는 해당 전동차를 식별하기 위한 고유값이다.The charging and
전동차에 일군의 배터리팩들을 장착할 때 마스터BMS와 슬레이브BMS들은 각각 등록절차를 수행한다. 전동차에 새로운 배터리팩을 장착하거나 중고 배터리팩을 장착할 때에도 마스터BMS와 해당 슬레이브BMS는 도 2에 기재하는 바와 같은 등록절차를 수행한다. 이후, 전동차가 구동할 때, 마스터BMS와 슬레이브BMS는 각각 기등록된 상태로 정상적으로 장착되어 있는지를 확인한다. 마스터BMS와 슬레이브BMS간 등록절차 및 확인절차는 도 2 및 도 3을 참조하며 차후에 상세하게 설명한다.When installing a group of battery packs in a train, the master BMS and the slave BMS each perform registration procedures. The master BMS and the slave BMS perform the registration procedure as shown in FIG. 2 even when mounting a new battery pack or a used battery pack in the train. Thereafter, when the electric motor vehicle is driven, the master BMS and the slave BMS are checked to see if they are properly registered in the pre-registered state. The registration procedure and the checking procedure between the master BMS and the slave BMS will be described with reference to FIGS. 2 and 3 and will be described later in detail.
상태측정부(112b)는 배터리팩에 설치된 센서들로부터 배터리팩 전체 및 개별 전지의 상태값을 취합하는 바, 이 상태값에는 전압, 전류, 온도, 저항 등이 포함된다. 상태측정부(112b)는 제1배터리팩(111)으로부터 개별 전지의 전압, 전류, 온도, 저항값을 측정하는 측정부와, 이 측정치를 연산하여 충전상태(SOC), 건강상태(SOC)를 산출하는 연산부를 포함하여 구성된다. 이상에서는 단위 셀 또는 전체 배터리팩의 상태값을 확인하는 변수로서, 전압, 전류, 온도, 저항값 등을 예시하나, 본 발명의 범위는 이에 제한되지 않으며, 셀의 상태를 나타내기 위한 다양한 변수가 상기 측정부에 의하여 측정될 수 있으며, 이는 모두 본 발명의 범위에 속한다.The
발송장치부(112c)는 상태측정부(112b)에서 측정된 상태값을 제1배터리팩(111)의 배터리팩식별자 정보와 함께 마스터BMS(131)에게 전송한다.The sending
마스터BMS(131)는 배터리팩식별자에 대응하여 상기 수신된 상태값을 시각정보와 함께 저장부(132)에 저장한다. 저장부(132)는 다수의 배터리팩별 배터리팩식별자와 설치비밀번호를 저장하고, 배터리팩식별자에 대응되는 상태값들을 시각별로 누적하여 저장한다.The
제어부(133)는 저장부(132)에 배터리팩별로 저장된 상태값을 통신부(135)와 통신망(140)을 통해 외부의 모니터링서버(151)에 전송한다. 이때, 제어부(133)는 해당 전동차의 차량번호와, 위치감지기(134)에서 감지된 해당 전동차의 위치정보와, 배터리팩별 배터리팩식별자 및 그 상태값을 모니터링서버(151)에게 전송한다. 모니터링서버(151)는 배터리팩별 상태값을 수신하여 누적 저장할 수 있다. 또한, 제어부(133)는 배터리팩별로 저장된 상태값으로부터 해당 배터리팩의 이상 여부를 판단하고, 이상이 발생된 배터리팩 정보와 해당 전동차의 차량번호 및 위치감지기(134)에서 감지된 해당 전동차의 위치정보를 모니터링서버(151)에 전송할 수 있다.The
이 발명의 실시예에서는 마스터BMS(131)와 제어부(133)를 각각 별개의 장치로 기재하였으나, 마스터BMS(131)와 제어부(133)는 물리적으로 하나의 장비로 구현하여도 무관하다.Although the
통신부(135)는 제어부(133)로부터 전송된 데이터들(전동차의 차량번호, 배터리팩별 배터리팩식별자 및 상태값, 전동차의 위치정보, 이상이 발생된 배터리팩 정보 등)를 수신하는 자료수신부와, 5V 전원을 인가받는 전원수신부, 이동통신망을 이용하여 정보를 송신하는 변환부를 포함하여 구성된다. 즉, 통신부(135)는 무선랜 AP(Access Point)를 통해 무선으로 통신망(140)에 접속하여 상술한 데이터들을 모니터링서버(151)에 전송한다. 제어부(133)는 임의의 배터리팩의 이상이 검출되면 디스플레이부(136)에 점검이 필요한 상태임을 표시하고, 아울러 이상이 발생된 배터리팩 정보를 표시한다.The
모니터링서버(151)는 제어부(133)를 통해 입력되는 배터리팩의 상태값의 누적 데이터를 기준으로 해당 배터리팩의 이상 여부를 판단한다. 모니터링서버(151)의 판단 결과 임의의 전동차에 장착된 임의의 배터리팩에 이상이 검출되면, 모니터링서버(151)는 해당 전동차의 제어부(133)와 통신하여 이상이 발생된 배터리팩 정보를 전송한다. 그러면, 해당 전동차의 제어부(133)는 디스플레이부(136)에 점검이 필요한 상태임을 표시하고, 아울러 이상이 발생된 배터리팩 정보를 표시한다.The monitoring server 151 determines whether the battery pack is abnormal based on accumulated data of status values of the battery pack input through the
모니터링서버(151)는 제어부(133)를 통해 이상이 발생된 배터리팩 정보를 수신한다. 모니터링서버(151)는 자체적인 판단을 통해 또는 제어부(133)를 통해 임의의 배터리팩에 이상이 발생한 것으로 판단되면, 모니터링서버(151)는 푸시서버(153)를 통해 관리자단말(152)에 배터리팩 이상 발생 메시지를 전송한다. 이 배터리팩 이상 발생 메시지에는 이상이 발생된 배터리팩이 장착된 전동차의 차량번호와 상기 전동차의 현재 위치정보와 이상이 발생된 배터리팩 정보와 이상발생상태정보를 포함하는 것이 바람직하다.The monitoring server 151 receives the battery pack information in which the abnormality is generated through the
배터리팩의 이상 여부를 판단하는 기술의 일 예를 설명한다. 제어부(133)는 저장부(132)에 누적 저장된 배터리팩 상태값이 기설정된 정상범위를 벗어나는 경우, 해당 배터리팩의 이상상태로 판정한다. 또는 모니터링서버(151)는 제어부(133)로부터 수신되어 누적 저장된 임의의 배터리팩 상태값이 기설정된 정상범위를 벗어나면 이상상태로 판정한다. 본 발명의 일 실시예에서 이상상태(비정상상태)를 결정하는 기설정된 범위는, 운용자에 의하여 설정되거나, 또는 기존의 상태값 변화값의 평균값을 기준으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 각 셀 간 온도차이가 5도 이내가 정상상태 범위이고, 상기 셀 간 온도 차이가 상기 5도를 벗어나는 경우, 상기 해당 배터리팩은 이상상태(비정상상태)로 판단된다.An example of a technique for determining whether or not the battery pack is abnormal will be described. If the battery pack status value accumulated in the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 비정상상태임을 나타내는 범위는, 미리 설정되어 저장되거나, 또는 운용자의 클라이언트 단말에 의하여 조작, 변경될 수 있다. 예를 들어, 상기 누적된 상태값 데이터로부터 운용자는 셀간 온도차이가 7도 이내인 경우, 전체 셀에 큰 문제가 없다는 것을 알 수 있다. 이 경우, 운용자는 자신이 가지고 있는 관리자단말을 통하여 상기 기설정된 온도차 허용범위를 7도로 올려 변경할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the range indicating the abnormal state may be preset or stored, or may be manipulated or changed by the client terminal of the operator. For example, from the accumulated state value data, the operator can know that there is no big problem in all cells when the temperature difference between cells is within 7 degrees. In this case, the operator can change the predetermined temperature difference tolerance range by 7 degrees through the administrator terminal he has.
모니터링서버(151)는 통신망(140)을 통해 전동차별 및 배터리팩별 상태값들을 수신하는 서버컴퓨터, TCP/IP 프로토콜의 소프트웨어, 수신된 전동차별 및 배터리팩별 상태값들을 축적하여 저장하는 데이터베이스, 웹(Web) 환경에서 운용자에게 원하는 값이나 그래프를 제공하는 인터페이스로 구성된다. 특히, 상기 인터페이스는 상기 운용자의 관리자단말(152)로부터의 요청 신호에 따라 원하는 데이터나 그래픽화된 정보를 선택, 처리하여, 이를 해당 관리자단말(152)로 전송하는 기능을 수행한다. 상기 관리자단말은 관리자의 스마트폰 또는 관리자 아이디와 비밀번호로 로그인한 개인용 컴퓨터(PC)일 수 있다.The monitoring server 151 includes a server computer for receiving status information for differentiating and battery packs through the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 모니터링서버(151)에서는 운용자가 원격지에서 관리자 아이디와 비밀번호를 입력하여 로그인하여 모니터링서버(151)에 접속하면, 운용자가 요청한 전동차 전체, 임의의 전동차, 또는 임의의 전동차에 장착된 임의의 배터리팩의 상태값에 대하여 시간대별, 일별, 월별 데이터 혹은 그래프를 제공하게 된다. 이러한 자료의 제공은 개인용 컴퓨터, 스마트폰 등을 통하여 웹 상에서 진행된다.According to an embodiment of the present invention, the monitoring server 151 accesses the monitoring server 151 by inputting an administrator ID and a password at a remote location and logging in to the monitoring server 151. When the monitoring server 151 accesses the entire monitoring area, Date, month, and month data or graphs of the status values of any battery pack installed in the train of the vehicle. The provision of such data is carried out on the web through a personal computer, a smart phone, and the like.
본 발명의 일 실시예에 따르면 모니터링서버(151)에 저장되는 상태값은 실시간으로 업데이트되며, 과거의 상태값에 새로운 상태값이 누적된다. 따라서, 상기 모니터링서버(151)는 웹서버 등에 구비된 메모지 장치에, 상기 누적된 상태값을 누적하여, 저장한다. 이를 통하여 상기 운용자는 과거의 상태에 비하여 현재의 상태가 얼마나 기설정된 범위를 벗어났는지를 실시간을 확인할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, the state values stored in the monitoring server 151 are updated in real time, and new state values are accumulated in the past state values. Accordingly, the monitoring server 151 accumulates and accumulates the accumulated state values in a note paper apparatus provided in a web server or the like. Accordingly, the operator can confirm in real time how far the current state is out of the predetermined range than the past state.
본 발명의 일 실시예에 따른 전동차용 리튬이온전지의 원격 관리 시스템은, 전동차에 내장된 직렬연결 전지에 관한 전지 상태를 감시하는 것으로, 모니터링서버(151)는 상기 전동차에 장착된 배터리팩을 구성하는 각 셀의 상태값에 대한 이력 정보를 실시간으로 누적하여, 이를 관리자단말에 전송할 수 있다. 이로써 운영자는 직렬연결된 각 단위 셀 상태와, 비정상상태 메시지를 실시간으로 확인할 수 있다.The remote management system for a lithium ion battery for a train according to an embodiment of the present invention monitors the battery status of a serial connected battery built in a train, and the monitoring server 151 configures a battery pack installed in the train The history information about the state values of each cell can be accumulated in real time and transmitted to the administrator terminal. Thus, the operator can check the status of each unit cell connected in series and the abnormal status message in real time.
이하, 마스터BMS와 슬레이브BMS간 통신을 통해 마스터BMS에 장착 배터리팩을 등록하는 절차 및 장착 배터리팩들을 확인하는 절차를 설명한다.Hereinafter, a procedure for registering a mounted battery pack in the master BMS through communication between the master BMS and the slave BMS, and a procedure for checking mounted battery packs will be described.
도 2는 이 발명에 따른 마스터BMS와 슬레이브BMS간 등록절차를 도시한 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a registration procedure between a master BMS and a slave BMS according to the present invention.
먼저, 마스터BMS는 자기 자신(마스터BMS)의 고유식별자를 저장하고(S21), 슬레이브BMS는 해당 슬레이브BMS와 패키지를 구성하는 배터리팩의 배터리팩식별자와 설치비밀번호를 저장한다(S22).First, the master BMS stores a unique identifier of its own (master BMS) (S21), and the slave BMS stores the battery pack identifier and the installation password of the battery pack constituting the package with the slave BMS (S22).
마스터BMS(131)는 관리자의 지시를 받아 슬레이브BMS를 통해 해당 슬레이브BMS와 패키지를 구성하는 배터리팩을 등록한다. 이를 위해, 마스터BMS는 등록대상 배터리팩의 배터리팩식별자와 설치비밀번호를 슬레이브BMS에게 전송하며 등록요청한다(S23). 마스터BMS(131)는 등록대상 배터리팩의 배터리팩식별자를 관리자에게 입력받고, 관리자로부터 입력된 설치비밀번호 또는 기저장된 설치비밀번호를 슬레이브BMS에게 전송한다. The
등록요청을 받은 슬레이브BMS는 마스터BMS로부터 수신된 정보(등록대상 배터리팩의 배터리팩식별자 및 설치비밀번호)와 단계 S22에서 기저장된 정보(자신과 패키지를 구성하는 배터리팩의 배터리팩식별자 및 설치비밀번호)를 비교한다(S24).The slave BMS receiving the registration request receives the information (the battery pack identifier and the installation password of the registration target battery pack) received from the master BMS and the pre-stored information (the battery pack identifier and the installation password of the battery pack constituting itself and the package) (S24).
슬레이브BMS는 단계 S24의 비교결과, 두 정보가 일치하면(S25) 등록허용 메시지를 마스터BMS에게 전송하고, 그러면 마스터BMS는 등록대상 배터리팩의 배터리팩식별자와 설치비밀번호를 등록하고(S26) 자신(마스터BMS)의 고유식별자 정보를 슬레이브BMS에게 전송한다(S27). 마스터BMS가 배터리팩의 배터리팩식별자와 설치비밀번호를 승인한 상태에서 관리자는 설치비밀번호를 수정할 수 있으며, 수정된 설치비밀번호는 슬레이브BMS 및 마스터BMS에 각각 저장된다.If the two pieces of information match (S25), the slave BMS transmits a registration permission message to the master BMS. Then, the master BMS registers the battery pack identifier and the installation password of the registration target battery pack (S26) Master BMS) to the slave BMS (S27). With the master BMS accepting the battery pack identifier and the installation password of the battery pack, the administrator can modify the installation password, and the modified installation password is stored in the slave BMS and the master BMS, respectively.
슬레이브BMS는 마스터BMS로부터 수신된 마스터BMS의 고유식별자 정보를 저장한다(S28).The slave BMS stores the unique identifier information of the master BMS received from the master BMS (S28).
한편, 슬레이브BMS는 단계 S24의 비교결과, 두 정보가 일치하지 않으면(S25) 배터리팩의 충방전 동작을 차단하고 등록거부 메시지를 마스터BMS에게 전송한다(S29).On the other hand, if the two pieces of information do not coincide with each other (S25), the slave BMS blocks charging / discharging operations of the battery pack and transmits a registration rejection message to the master BMS (S29).
마스터BMS는 단계 S26 내지 단계 S28의 등록허용 및 단계 S29의 등록거부 등의 등록결과를 관리자에게 보고한다.
The master BMS reports the registration result such as registration permission in step S26 to step S28 and registration rejection in step S29 to the manager.
이후, 주기적으로 또는 특정 상태(충전 또는 방전시)에서, 마스터BMS는 기등록된 배터리팩들이 잘 장착되어 있는지를 확인하고, 슬레이브BMS들도 기등록된 전동차(마스터BMS)에 잘 장착되어 있는지를 확인하는 절차를 수행한다.Thereafter, periodically or at a specific state (charging or discharging), the master BMS checks whether the pre-registered battery packs are well loaded and whether the slave BMSs are well fitted to the pre-registered train (master BMS) Perform the verification procedure.
도 3는 이 발명에 따른 마스터BMS와 슬레이브BMS간 확인절차를 도시한 흐름도이다.FIG. 3 is a flowchart illustrating a procedure for checking between a master BMS and a slave BMS according to the present invention.
마스터BMS는 등록절차를 통해 해당 마스터BMS(전동차)는 마스터BMS의 고유식별자 정보뿐만 아니라 해당 마스터BMS(전동차)에 장착된 모든 배터리팩들의 배터리팩식별자 정보를 저장하고(S31), 슬레이브BMS는 등록절차를 통해 패키지를 구성하는 배터리팩의 배터리팩식별자뿐만 아니라 마스터BMS의 고유식별자 정보를 저장한다(S32).The master BMS stores the battery pack identifier information of all the battery packs installed in the master BMS (train) in addition to the unique identifier information of the master BMS (S31), and the slave BMS registers The unique identifier information of the master BMS is stored as well as the battery pack identifier of the battery pack constituting the package through the procedure (S32).
마스터BMS는 슬레이브BMS에게 확인 정보를 요청한다(S33). 그러면, 슬레이브BMS는 기저장된 배터리팩의 배터리팩식별자 정보 또는 마스터BMS의 고유식별자 정보를 마스터BMS에게 전송한다(S34).The master BMS requests confirmation information from the slave BMS (S33). Then, the slave BMS transmits the battery pack identifier information of the previously stored battery pack or the unique identifier information of the master BMS to the master BMS (S34).
마스터BMS는 각 슬레이브BMS로부터 수신된 정보(배터리팩의 배터리팩식별자 정보 또는 마스터BMS의 고유식별자 정보)와 대응되는 기저장된 정보(배터리팩의 배터리팩식별자 정보 또는 마스터BMS의 고유식별자 정보)를 비교한다(S35).The master BMS compares previously stored information (battery pack identifier information of the battery pack or unique identifier information of the master BMS) corresponding to information (battery pack identifier information of the battery pack or unique identifier information of the master BMS) received from each slave BMS (S35).
단계 S35의 비교 결과, 기등록된 모든 배터리팩들이 정상적으로 장착되어 있으면(S36), 슬레이브BMS들의 정상적인 구동을 허용하여 배터리팩 충방전 제어가 정상적으로 이루어지도록 한다(S37).As a result of the comparison in step S35, if all the pre-registered battery packs are properly installed (S36), the normal operation of the slave BMSs is allowed and the charge / discharge control of the battery pack is normally performed (S37).
단계 S35의 비교 결과, 기등록된 모든 배터리팩들 중 적어도 하나가 장착되어 있지 않으면(S36), 신규 배터리팩 장착 사실을 관리자에게 통지하고 등록 절차 수행을 안내하며(S38), 슬레이브BMS들의 정상적인 구동을 차단하여 배터리팩 충방전 제어가 이루어지지 못하도록 한다(S39). 이로써, 잘못 장착된 신규 배터리팩으로 인해 다른 배터리팩들이 손상되는 것을 방지한다. As a result of the comparison in step S35, if at least one of the pre-registered battery packs is not mounted (S36), the administrator is informed of the fact of installing the new battery pack and guided to perform the registration procedure (S38) Thereby preventing the charge / discharge control of the battery pack from being performed (S39). This prevents damage to other battery packs due to the erroneously mounted new battery pack.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. It will be possible.
111 : 제1배터리팩 112 : 제1슬레이브BMS
121 : 제2배터리팩 122 : 제2슬레이브BMS
131 : 마스터BMS 132 : 저장부
133 : 제어부 134 : 위치감지기
135 : 통신부 140 : 통신망
151 : 모니터링서버 152 : 관리자단말111: first battery pack 112: first slave BMS
121: second battery pack 122: second slave BMS
131: Master BMS 132:
133: control unit 134: position sensor
135: communication unit 140:
151: Monitoring server 152: Administrator terminal
Claims (4)
상기 배터리팩의 배터리팩식별자와 설치비밀번호를 저장하고 상기 배터리팩의 충방전을 제어하며 상태값을 측정하는 슬레이브BMS와,
고유식별자를 저장하고 상기 슬레이브BMS와 통신하여 상기 배터리팩의 상태값을 수집하여 저장부에 저장하는 마스터BMS와,
상기 배터리팩이 장착된 전동차의 위치 정보를 획득하는 위치감지기와,
상기 저장부에 저장된 배터리팩의 상태값과 상기 전동차의 식별 정보 및 위치 정보를 모니터링서버로 전송하는 제어부와,
상기 제어부의 제어를 받아 상기 전동차의 점검 필요 여부 및 이상상태로 판정된 배터리팩에 대한 정보를 표시하는 디스플레이부를 포함하고,
상기 모니터링서버는 상기 배터리팩의 상태값을 누적하여 저장하고 상기 누적된 상기 배터리팩의 상태값이 기설정된 정상범위를 벗어나면 상기 배터리팩의 이상상태로 판정하고 상기 전동차 및 배터리팩을 점검 대상으로 설정하여 관리자 단말에게 통지하고,
상기 슬레이브BMS는 상기 마스터BMS로부터 상기 배터리팩의 배터리팩식별자와 설치비밀번호가 수신되면 등록을 허용하고 상기 배터리팩이 정상적으로 구동되도록 제어하고,
상기 마스터BMS는 상기 전동차에 상기 배터리팩이 장착되면 관리자로부터 상기 배터리팩의 배터리팩식별자 정보를 입력받아 등록하고 상기 배터리팩의 구동시 상기 마스터BMS와 상기 슬레이브BMS에 저장된 배터리팩의 배터리팩식별자 정보를 이용하여 현재 장착된 배터리팩이 기등록된 배터리팩인지를 확인하는 것을 특징으로 하는 전동차용 리튬이온전지의 원격 관리 시스템.A battery pack mounted on a train,
A slave BMS for storing a battery pack identifier and a setup password of the battery pack, controlling charging and discharging of the battery pack, and measuring a status value,
A master BMS for storing a unique identifier and communicating with the slave BMS to collect status values of the battery pack and storing the status values in a storage unit;
A position sensor for acquiring positional information of a train equipped with the battery pack,
A control unit for transmitting a state value of the battery pack stored in the storage unit, identification information of the electric vehicle, and location information to a monitoring server;
And a display unit for displaying information on the necessity of the inspection of the electric motor under the control of the controller and information on the battery pack determined to be in an abnormal state,
The monitoring server cumulatively stores the state values of the battery pack, and when the state value of the accumulated battery pack is out of a predetermined normal range, the monitoring server determines that the battery pack is in an abnormal state, And notifies the administrator terminal,
Wherein the slave BMS permits registration when the battery pack identifier and the installation password of the battery pack are received from the master BMS, controls the battery pack to be normally driven,
The master BMS receives and registers the battery pack identifier information of the battery pack from the manager when the battery pack is mounted on the train, and registers the battery pack identifier information of the battery pack stored in the master BMS and the slave BMS Wherein the remote control unit confirms whether the currently installed battery pack is a pre-registered battery pack.
2. The method according to claim 1, wherein the master BMS uses the master BMS unique identifier information stored in the master BMS and the slave BMS to confirm whether the currently installed battery pack is a pre-registered battery pack. Remote management system of the battery.
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