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KR20180112484A - Battery management apparatus and method having added redundant battery - Google Patents

Battery management apparatus and method having added redundant battery Download PDF

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Publication number
KR20180112484A
KR20180112484A KR1020170043616A KR20170043616A KR20180112484A KR 20180112484 A KR20180112484 A KR 20180112484A KR 1020170043616 A KR1020170043616 A KR 1020170043616A KR 20170043616 A KR20170043616 A KR 20170043616A KR 20180112484 A KR20180112484 A KR 20180112484A
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KR
South Korea
Prior art keywords
battery
redundant
power
main
charge
Prior art date
Application number
KR1020170043616A
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Korean (ko)
Inventor
송우석
Original Assignee
현대모비스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대모비스 주식회사 filed Critical 현대모비스 주식회사
Priority to KR1020170043616A priority Critical patent/KR20180112484A/en
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Abstract

The present invention relates to a battery managing apparatus capable of enhancing stability of a vehicle, a battery system, and other electric devices through unique power supply control to add a redundant battery as a power supply means for a battery management apparatus using a main battery of a vehicle as a driving and controlling power source, perform charging and power management of a redundant battery, and ensure a stable shutdown processing time of a battery management apparatus and other electronic units or a controller in case of over discharge, overcharge, or other inoperable conditions of a main battery. By adding a redundant battery, the redundant battery is charged and managed under normal circumstances while power of the battery management apparatus and various electric devices is supplied from the redundant battery in an abnormal state of a main battery.

Description

리던던트 배터리가 포함된 배터리 관리 장치 및 방법{Battery management apparatus and method having added redundant battery} BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a battery management apparatus and method having a redundant battery,

본 발명은 배터리 관리 기술에 관한 것으로서, 동작 전원을 공급받는 메인 배터리 이외에 리던던트 배터리를 추가하여 메인 배터리의 고장시에도 배터리시스템 및 전장 또는 차량 등 해당 시스템의 안정성을 높일 수 있는 배터리 관리 장치 및 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a battery management technique and a battery management apparatus and method capable of increasing the stability of a battery system and a corresponding system such as a vehicle or a vehicle even in the event of failure of a main battery by adding a redundant battery in addition to a main battery supplied with operation power .

이동전화, 노트북 컴퓨터, 캠코더, 하이브리드 자동차, 전기 자동차, 나아가 전기 추진 선박에 이르기까지 널리 사용되고 있는 충방전이 가능한 2차 전지인 배터리는 일반적으로 다수의 셀로 구성되며, 이들 다수 셀의 셀전압을 관리하기 위한 배터리 관리 장치(BMS: Battery Management System)가 사용하고 있다. BACKGROUND ART [0002] A battery, which is a rechargeable secondary battery widely used in mobile telephones, notebook computers, camcorders, hybrid vehicles, electric vehicles and even electric propulsion ships, is generally composed of a plurality of cells, A battery management system (BMS: Battery Management System) is used.

배터리 관리 장치는 일반적으로, 다수의 배터리 셀이 직병렬로 연결된 복수의 배터리팩과, 배터리팩으로부터 전류 온도 등의 정보를 측정하고 소정의 명령에 따라 충방전을 수행하며 전체 배터리 시스템의 상태를 분석하고 필요시 전체 혹은 특정 배터리 셀을 제어하기 위한 제어 명령을 하달하는 제어기로 구성된다. 일반적으로 배터리 관리 장치는 그 동작 전원을 외부의 12V 납축전지 또는 리튬배터리(메인 배터리)로부터 공급받는다. 이 메인 배터리는 해당 시스템에 연계된 12V 전원 기반의 다른 장치(가령, 배터리 감시장치) 및 전장품의 제어와 구동용으로도 활용된다. The battery management apparatus generally includes a plurality of battery packs in which a plurality of battery cells are connected in series and in parallel, information on a current temperature and the like from the battery pack, and performs charge and discharge according to a predetermined command to analyze the state of the entire battery system And a controller for issuing a control command for controlling the whole or specific battery cell, if necessary. Generally, the battery management apparatus receives its operation power from an external 12V lead acid battery or a lithium battery (main battery). The main battery is also used to control and drive other devices based on the 12V power source (eg, battery monitoring device) and electrical components associated with the system.

자동차의 경우의 구체적인 예를 도 1을 참조하여 설명한다. 자동차용 배터리팩(1)을 관리하는 배터리 관리 장치(2)의 전원을 차량의 메인 배터리인 12V(또는 24V) 배터리(3)로부터 공급받으며, 배터리팩(1)의 상태를 감시하는 배터리 감시장치(4-1, 4-2, ...) 및 각종 전장품(5-1, 5-2, ...)의 전원도 이 12V(또는 24V) 배터리(3)로부터 공급받는다.A concrete example of the case of an automobile will be described with reference to Fig. A battery monitoring device for receiving the power of the battery management device 2 for managing the battery pack 1 for the vehicle from the 12V (or 24V) battery 3, which is the main battery of the vehicle, Power from the 12V (or 24V) battery 3 is also supplied to the electric components 4-1, 4-2, ... and the electric components 5-1, 5-2,

대한민국특허 10-1439233 공고일자 2014년 9월 11일Korea Patent No. 10-1439233 Date of Publication September 11, 2014 대한민국공개특허 10-2012-0063313 공개일자 2012년 6월 15일Korean Patent Publication No. 10-0063313 Disclosure Date June 15, 2012

종래 기술에서는 자동차 등의 메인 배터리의 과방전, 과충전, 또는 기타 동작 불능 상황 발생시에, 이 메인 배터리로부터 구동 및 제어 전원을 제공받는 배터리 관리 장치 및 기타 전장품들이 시스템 기능안전상의 안전조건 확보 및 안정적인 셧다운(shut down) 프로세스 보장 시간을 가지지 못한 상태에서 동작 정지가 될 수 있어서, 차량 및 배터리 시스템 뿐만 아니라 다른 전장시스템의 안정성이 저해될 수 있다. In the prior art, a battery management device and other electrical products, which are supplied with driving and control power from the main battery when an overdischarge, overcharge, or other inoperable situation occurs in the main battery of an automobile or the like, the operation stop may be terminated without having a shut down process assurance time so that stability of the vehicle and the battery system as well as other electric system may be deteriorated.

따라서 본 발명의 목적은 자동차 등의 메인 배터리를 구동 및 제어용 전원으로 활용하는 배터리 관리 장치의 전원 공급 수단으로 리던던트(redundant, 중복분) 배터리를 추가하고 이 리던던트 배터리의 충전 및 전력 관리를 수행하면서, 메인 배터리의 과방전, 과충전, 또는 기타 동작 불능 상황에서 배터리 관리 장치 및 기타 전장품이나 제어기 등의 안정적인 셧다운 처리 시간 확보를 위한 본 발명의 특유한 전원 공급 제어를 통해 차량, 배터리 시스템 및 기타 전장장치의 안정성을 높일 수 있는 배터리 관리 장치 및 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a battery management apparatus and a battery management method thereof, which are capable of performing redundant battery charging and power management by adding a redundant battery as a power supply unit of a battery management apparatus, The stability of the vehicle, the battery system and other electric devices through the unique power supply control of the present invention for ensuring a stable shutdown processing time of the battery management device and other electric devices or controllers in the event of over discharge, overcharge, or other incapability of the main battery And a method for controlling the battery.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 메인 배터리를 구동 및 제어용 전원으로 활용하는 배터리 관리 장치의 전원으로서 리던던트(redundant, 중복분) 배터리(예를 들어, Ni-MH)를 추가하여, 정상적인 상황에서는 리던던트 배터리를 충전하고 관리하고 있다가 메인 배터리의 기능이상 상태에서는 리던던트 배터리로부터 배터리 관리 장치 및 각종 전장품의 전원을 공급받도록 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a battery management apparatus using a main battery as a power source for driving and controlling a redundant battery (for example, a Ni-MH battery) When the main battery malfunctions while the battery is being charged and managed, the battery management device and various electric devices are supplied with power from the redundant battery.

먼저 본 발명의 한 특징에 따른 배터리 관리 장치에 대해 보다 구체적으로 설명한다. 메인 배터리로부터 동작 전원을 공급받는 전원 회로와, 상기 메인 배터리 전원을 외부로 내보내서 배터리 감시장치 또는 전장품에 전달하는 배터리 외부 출력부를 갖는 배터리 관리 장치에, 메인 배터리 이외에 추가된 리던던트 배터리가 리던던트 배터리 연결부를 통해 연결된다.First, a battery management apparatus according to one aspect of the present invention will be described in more detail. A battery management apparatus comprising: a power supply circuit for receiving operation power from a main battery; and a battery external output unit for transmitting the main battery power to the battery monitoring apparatus or the electric device by sending the main battery power to the outside, Lt; / RTI >

상기 메인 배터리의 정상 동작 여부를 판단하여 정상 동작시에 상기 전원 회로와 배터리 외부 출력부 및 상기 리던던트 배터리로 연결시키고 기능이상시에는 상기 전원 회로와 배터리 외부 출력부 및 리던던트 배터리로 연결되는 것을 차단하는 전원단속 제어부가 포함되고, A power supply circuit for connecting the power supply circuit to the battery external output unit and the redundant battery in normal operation and for preventing the power supply circuit from being connected to the battery external output unit and the redundant battery at the time of a malfunction, An intermittent control section is included,

상기 리던던트 배터리 연결부에 연결된 외부의 리던던트 배터리의 충전 및 방전을 제어하되, 메인 배터리가 정상 동작시에는 메인 배터리의 출력을 리던던트 배터리에 공급하여 충전시키고, 메인 배터리의 기능이상시에는 리던던트 배터리의 출력이 상기 전원 회로 및 배터리 외부 출력부로 공급되도록 방전시키는 것을 제어하는 리던던트 배터리 충방전 제어부가 포함된다.And a control unit for controlling charging and discharging of an external redundant battery connected to the redundant battery connection unit, wherein when the main battery operates normally, the output of the main battery is supplied to the redundant battery for charging, And a redundant battery charge / discharge control unit for controlling discharging to be supplied to the power source circuit and the battery external output unit.

상기 전원단속 제어부는 메인 배터리의 출력 전원을 감시하는 센서와, 상기 센서의 감시에 의하여 판단된 메인 배터리의 동작 이상 여부에 따라 상기 메인 배터리의 출력을 상기 전원 회로 및 배터리 외부 출력부로 연결하거나 차단하는 전원단속 스위치로 구성된다. The power intermittent control unit may include a sensor for monitoring the output power of the main battery, and a controller for connecting or disconnecting the output of the main battery to the power supply circuit and the battery external output unit according to whether the operation of the main battery is abnormal, And a power interrupter switch.

상기 센서는 메인 배터리의 출력 전압 측정장치를 사용할 수 있다.The sensor may use an output voltage measurement device of the main battery.

상기 전원단속 스위치는 적어도 하나의 전자스위칭 소자인 것이 바람직하다.It is preferable that the power interrupter switch is at least one electronic switching element.

상기 리던던트 배터리 충방전 제어부는 리던던트 배터리를 충전하는 컨버터부와, 메인 배터리의 정상 동작시에 상기 컨버터부를 통해 리던던트 배터리를 충전시키도록 메인 배터리의 출력이 컨버터로 입력되도록 하고, 메인 배터리 전원 이상시에 리던던트 배터리의 방전 출력이 상기 전원 회로 및 배터리 외부 출력부로 연결되도록 하는 충방전 제어 스위치를 포함한다.The redundant battery charge / discharge control unit includes a converter unit for charging a redundant battery, and a redundant battery charging / discharging control unit for allowing the output of the main battery to be input to the converter to charge the redundant battery through the converter unit during normal operation of the main battery, And a charge / discharge control switch for connecting the discharge output of the battery to the power supply circuit and the battery external output section.

또한, 상기 12V 배터리가 정상으로 동작하는지 여부를 판단하여 상기 전원단속 제어부와 상기 리던던트 배터리 충방전 제어부를 제어하는 제어수단이 추가로 포함될 수 있다. Further, the control unit may further include a control unit for determining whether the 12V battery operates normally and controlling the power intermittent control unit and the redundant battery charge / discharge control unit.

상기 충방전 제어 스위치는 적어도 하나의 전자스위칭 소자인 것이 바람직하다. 상기 충방전 제어 스위치는, 이 스위치가 턴오프된 상태에서는 상기 컨버터의 입력과 출력이 분리되어 컨버터가 정상적으로 작동하고, 상기 충방전 제어 스위치가 턴온되면 상기 컨버터의 입력과 출력이 서로 연결되도록 구성할 수 있다. The charge / discharge control switch is preferably at least one electronic switching element. The charge / discharge control switch is configured such that when the switch is turned off, the input and the output of the converter are separated and the converter operates normally. When the charge / discharge control switch is turned on, the input and the output of the converter are connected to each other .

이러한 구성에서, 메인 배터리의 전원 상태를 상시 측정하고 있는 센서를 통해 메인 배터리가 정상으로 동작됨이 감지되면 소정의 제어수단(예컨대, 마이크로컴퓨터, 또는 마이크로컨트롤러 등)이 작동하여 전원단속 제어부의 전원단속 스위치를 통해 메인 배터리가 배터리 관리 장치 내의 전원 회로와 배터리 외부 출력부에 연결되도록 하여 배터리 관리 장치가 동작하게 하고, 외부의 배터리팩을 감시하는 배터리 감시 장치나 전장품들의 전원으로서 공급되게 한다. 아울러, 메인 배터리의 출력은 상기 리던던트 배터리 충방전 제어부에 공급되어 리던던트 배터리를 충전시키게 된다. 구체적으로, 충방전 제어 스위치가 Off 되어서 리던던트 배터리 충전 컨버터부에 의해서 메인 배터리의 전력이 리던던트 배터리를 충전시키게 되는 것이다.In this configuration, if it is sensed that the main battery is normally operated through the sensor which always measures the power state of the main battery, predetermined control means (for example, a microcomputer, a micro controller or the like) The main battery is connected to the power supply circuit in the battery management apparatus and the battery external output unit through the intermittent switch so that the battery management apparatus operates and is supplied as a power source for a battery monitoring apparatus or an electric device for monitoring an external battery pack. In addition, the output of the main battery is supplied to the redundant battery charge / discharge control unit to charge the redundant battery. Specifically, the charge / discharge control switch is turned off, so that the redundant battery charging converter unit charges the redundant battery with the power of the main battery.

반대로, 센서에 의해 메인 배터리의 과방전, 과충전 또는 기타 동작 이상이 감지되면(예컨대, 전압값의 이상 상승 혹은 하강, 규정치 이상의 변동 등), 전원단속 스위치에 의해 메인 배터리가 전원 회로와 배터리 외부 출력부로 연결되는 것이 차단되어 시스템 진단 및 셧다운 프로세스가 진행되고, 리던던트 배터리 충방전 제어부에서는 충방전 제어 스위치가 On 되어 리던던트 배터리 충전 컨버터부의 동작이 무력화되고 리던던트 배터리가 방전되어 이 전력이 전원 회로와 배터리 외부 출력부로 공급된다. 이로써 배터리 관리 장치의 동작이 유지되고, 외부의 배터리 감시 장치나 전장품들도 그 제어 및 구동을 위해 리던던트 배터리로부터 전원을 공급받게 된다.On the other hand, when the overdischarge, overcharge or other operation abnormality of the main battery is detected by the sensor (for example, abnormally rising or falling of the voltage value, fluctuation of a predetermined value or the like), the main- The system diagnosis and shutdown process is proceeded. In the redundant battery charge / discharge control unit, the charge / discharge control switch is turned on, the operation of the redundant battery charge converter unit is disabled, the redundant battery is discharged, And is supplied to the output section. As a result, the operation of the battery management apparatus is maintained, and external battery monitoring apparatuses and electric devices are also supplied with power from the redundant battery for the control and operation thereof.

이와 같은 작용으로 차량의 12V 배터리가 예상치 못한 기능불량 상황에 진입 시 12V 배터리 전원공급을 차단시키고 배터리 관리 장치, 배터리 감시장치 그리고 전장품으로 리던던트 배터리 전원을 공급하여 시스템 Shut Down 프로세스를 유지할 수 있는 시간을 확보하여 배터리 시스템의 기능안전의 강건화를 도모할 수 있다.In this way, the 12V battery of the vehicle enters the unexpected malfunction condition, it cuts off the 12V battery power supply and supplies the battery management device, the battery monitoring device and the redundant battery power to the electronic device, So that the functional safety of the battery system can be secured.

본 발명의 다른 특징에 따른 배터리 관리 방법에 따르면, 메인 배터리 이외에 리던던트 배터리가 배터리 관리 장치에 추가로 연결되어, 상기 메인 배터리의 정상 동작 여부를 판단하여 정상 동작시에 상기 전원 회로와 배터리 외부 출력부 및 상기 리던던트 배터리로 연결시키고 기능이상시에는 상기 전원 회로와 배터리 외부 출력부 및 리던던트 배터리로 연결되는 것을 차단하며; 상기 리던던트 배터리 연결부에 연결된 외부의 리던던트 배터리의 충전 및 방전을 제어하여, 메인 배터리가 정상 동작시에는 메인 배터리의 출력을 리던던트 배터리에 공급하여 충전시키고, 메인 배터리의 기능 이상시에는 리던던트 배터리의 출력이 상기 전원 회로 및 배터리 외부 출력부로 공급되도록 방전시키는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, in addition to the main battery, a redundant battery is further connected to the battery management device to determine whether the main battery operates normally or not, And connecting the redundant battery with the power supply circuit and the battery external output unit and the redundant battery when a malfunction occurs; And a control unit for controlling charging and discharging of an external redundant battery connected to the redundant battery connection unit so that an output of the main battery is supplied to the redundant battery to charge the main battery when the main battery operates normally, The power supply circuit, and the battery external output unit.

배터리 관리 장치, 배터리 감시장치 및 기타 전장품에 대해 12V 배터리 동작불능에 따른 시스템 Shut down 프로세스를 수행할 수 있는 시간을 리던던트 배터리를 통해 확보함으로써 정상적인 Shut Down 프로세스를 통해 배터리 시스템을 안정화 시킬 수 있으며, 이는 차량 및 배터리 시스템의 기능안전을 확보할 수 있다. 12V Battery Deactivation for Battery Management Devices, Battery Monitoring Devices, and Other Electrical Components By ensuring the time to perform the shut down process through a redundant battery, the battery system can be stabilized through a normal shutdown process, The function safety of the vehicle and the battery system can be ensured.

특히, 친환경 차량(EV,HEV,PHEV,FCEV)의 12V 전원의 상실 시 리던던트 배터리 전원을 제어기 및 전장품에 공급하여 시스템의 안정적인 Shut Down 프로세스를 수행하기 위한 시간을 확보함으로써 배터리시스템의 기능안전을 강건화할 수 있다. In particular, by supplying redundant battery power to the controller and the electric equipment when the 12V power supply of the environmentally friendly vehicles (EV, HEV, PHEV, FCEV) is lost, time is secured to perform the stable shutdown process of the system, It can be changed.

도 1은 종래의 배터리 관리 장치의 개요도.
도 2는 본 발명의 배터리 관리 장치의 개요도.
도 3은 본 발명의 배터리 관리 방법의 흐름도.1 is an outline view of a conventional battery management device.
2 is a schematic diagram of a battery management device of the present invention.
3 is a flow chart of a battery management method of the present invention.

이하, 일반 차량용 12V 배터리를 메인 배터리로 사용하는 실시예의 설명을 통하여 본 발명의 기술적 사상을 구체화하고자 한다. Hereinafter, the technical idea of the present invention will be described with reference to an embodiment in which a 12V battery for a general vehicle is used as a main battery.

도 2를 참조하면, 자동차용 배터리 관리 장치(10)는, 차량의 12V 배터리(3)로부터 동작 전원을 공급받는 전원 회로(12)와, 상기 12V 배터리(3) 전원을 외부로 내보내서 외부에 있는 배터리팩 감시장치(4-1, 4-2) 또는 기타 전장품(5-1, 5-2)에 전달하는 배터리 외부 출력부(14)와, 12V 배터리(3) 이외에 추가된 리던던트 배터리(16)가 연결되는 리던던트 배터리 연결부(18)를 갖는다.2, the automotive battery management apparatus 10 includes a power supply circuit 12 that receives operating power from a 12V battery 3 of a vehicle, and a power supply circuit 12 that supplies power from the 12V battery 3 to the outside, A battery external output section 14 for transferring the battery pack to the battery pack monitoring apparatuses 4-1 and 4-2 or other electronic components 5-1 and 5-2 and a redundant battery 16 And a redundant battery connection portion 18 to which the battery 18 is connected.

상기 리던던트 배터리(16)로는 다양한 형태의 배터리, 예를 들어 Ni-MH, 납축, 리튬 등을 사용할 수 있다. 리던던트 배터리(16)의 용량은 12V 배터리(3)의 용량과 동일하거나 더 작을 수 있다. As the redundant battery 16, various types of batteries such as Ni-MH, lead-acid, and lithium may be used. The capacity of the redundant battery 16 may be equal to or less than the capacity of the 12V battery 3. [

그리고 전원단속 제어부(20)는 12V 배터리(3)의 출력 전원을 감시하는 센서(24)와, 이 센서(24)의 감시에 의하여 판단된 12V 배터리(3)의 동작 이상 여부에 따라 12V 배터리(3)의 출력을 상기 전원 회로(12) 및 배터리 외부 출력부(14)로 연결하거나 차단하는 전원단속 스위치(26)로 구성된다. 상기 12V 배터리(3)가 정상 동작시에는 12V 배터리(3)를 상기 전원 회로(12)와 배터리 외부 출력부(14) 및 상기 리던던트 배터리(16)로 연결시키고, 기능 이상으로 판단시에는 상기 전원 회로(12)와 배터리 외부 출력부(14) 및 리던던트 배터리(16)로 연결되는 것을 차단한다. The power intermittence control unit 20 includes a sensor 24 for monitoring the output power of the 12V battery 3 and a 12V battery (not shown) for determining whether the 12V battery 3 is abnormal, 3 for connecting or disconnecting the output of the power supply circuit 12 and the battery external output unit 14 to the power supply circuit 12 and the battery external output unit 14. When the 12V battery 3 operates normally, the 12V battery 3 is connected to the power source circuit 12, the battery external output unit 14 and the redundant battery 16, Circuit 12 and the battery external output 14 and the redundant battery 16. [

센서(24)로는 12V 배터리(3)의 출력 전압을 측정하는 장치를 사용할 수 있다. As the sensor 24, an apparatus for measuring the output voltage of the 12V battery 3 may be used.

전원단속 스위치(26)는 트랜지스터 등의 전자스위칭 소자로 구현하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 가령, 기계적 릴레이나 반도체 릴레이(SSR) 등으로 구현하는 것도 가능하다.The power supply interrupter switch 26 is implemented by an electronic switching device such as a transistor, but is not limited thereto. For example, it may be implemented as a mechanical relay or a semiconductor relay (SSR).

12V 배터리(3)의 전원 상태를 상시 측정하고 있는 센서(24)를 통해 12V 배터리(3)가 정상으로 동작하는지 여부의 감지는 마이크로컴퓨터 또는 마이크로컨트롤러(도시하지 않음)로 수행할 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 가령, 센서(24)와 전원단속 스위치(26) 및 기타 수동소자들을 이용한 전용 회로를 구성하여 12V 배터리(3)의 정상 동작 여부에 따라 전원단속 스위치(26)가 스위칭 작용을 하도록 회로를 꾸밀 수 있을 것이다.The detection of whether or not the 12V battery 3 operates normally through the sensor 24 which always measures the power state of the 12V battery 3 can be performed by a microcomputer or a microcontroller But is not limited thereto. For example, a dedicated circuit using the sensor 24, the power supply interrupter switch 26, and other passive elements may be configured so that the power supply interrupter switch 26 performs a switching operation according to whether the 12V battery 3 operates normally or not There will be.

리던던트 배터리 충방전 제어부(22)는 상기 리던던트 배터리 연결부(18)에 연결된 외부의 리던던트 배터리(16)의 충전 및 방전을 제어하되, 12V 배터리(3)가 정상 동작시에는 12V 배터리(3)의 출력을 리던던트 배터리(16)에 공급하여 충전시키고, 12V 배터리(3)의 기능이상시에는 리던던트 배터리(16)의 출력이 상기 전원 회로(12) 및 배터리 외부 출력부(14)로 공급되도록 방전시키는 것을 제어하는 역할을 하는 것으로, 리던던트 배터리(16)를 충전하는 컨버터부(28)와, 12V 배터리(3)의 정상 동작시에 상기 컨버터부를 통해 리던던트 배터리(16)를 충전시키도록 12V 배터리(3)의 출력이 컨버터로 입력되도록 하고, 12V 배터리(3) 전원 이상시에 리던던트 배터리(16)의 방전 출력이 상기 전원 회로(12) 및 배터리 외부 출력부(14)로 연결되도록 하는 충방전 제어 스위치(30)를 포함한다.The redundant battery charge / discharge control unit 22 controls charging and discharging of the external redundant battery 16 connected to the redundant battery connection unit 18, and when the 12V battery 3 operates normally, the output of the 12V battery 3 To the redundant battery 16 to discharge the redundant battery 16 so that the output of the redundant battery 16 is supplied to the power supply circuit 12 and the battery external output section 14 when the 12V battery 3 malfunctions A converter section 28 for charging the redundant battery 16 and a converter section 28 for charging the redundant battery 16 through the converter section during the normal operation of the 12V battery 3. [ A charge / discharge control switch 30 for allowing the output of the redundant battery 16 to be input to the converter and for connecting the discharge output of the redundant battery 16 to the power supply circuit 12 and the battery external output unit 14 when the 12V battery 3 malfunctions, Include do.

도 2에서도 충방전 제어 스위치(30)를 트랜지스터 등의 전자스위칭 소자로 구현하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 가령, 기계적 릴레이나 반도체 릴레이(SSR) 등으로 구현하는 것도 가능하다. 2, the charging / discharging control switch 30 is implemented as an electronic switching element such as a transistor, but the present invention is not limited thereto. For example, it may be implemented as a mechanical relay or a semiconductor relay (SSR).

또한, 도 2에는 두 개의 충방전 제어 스위치(30, 30)가 하나의 컨버터(28)의 입력 및 출력단을 바이패스 시키는 작용을 하도록 구성되어 있다. 즉, 각 충방전 제어 스위치(30)가 턴오프된 상태에서는 컨버터(28)의 입력과 출력이 분리되므로 컨버터(28)가 정상적으로 작동하지만, 각 충방전 제어 스위치(30)가 턴온되면 컨버터(28)의 입력과 출력이 31번 선 및 32번 선을 통해 서로 연결되어 컨버터(28)가 무력화(바이패스)되는 것으로 예시되어 있다. 2, the two charge / discharge control switches 30 and 30 are configured to bypass the input and the output of one converter 28, respectively. That is, when the charge / discharge control switch 30 is turned off, the converter 28 is operated normally because the input and the output of the converter 28 are separated. However, when the charge / discharge control switch 30 is turned on, Are connected to each other through line 31 and line 32 so that the converter 28 is bypassed.

이러한 구성을 갖는 자동차용 배터리 관리 장치(10)의 작용을 설명한다.The operation of the automotive battery management apparatus 10 having such a configuration will be described.

12V 배터리(3)의 전원 상태를 상시 측정하고 있는 센서(24)를 통해 12V 배터리(3)가 정상으로 동작됨이 감지되면 마이크로컴퓨터 또는 마이크로컨트롤러(도시하지 않음)가 작동하여 전원단속 제어부(20)의 전원단속 스위치(26, 26)를 통해 12V 배터리(3)가 배터리 관리 장치(10) 내의 전원 회로(12)와 배터리 외부 출력부(14)에 연결되도록 하여 배터리 관리 장치(10)가 동작하여, 외부의 배터리팩(1)을 감시하는 배터리 감시 장치(4-1, 4-2)나 전장품(5-1, 5-2)들의 전원으로서 공급되게 한다. 아울러, 12V 배터리(3)의 출력은 상기 리던던트 배터리 충방전 제어부(22)에 공급되어 리던던트 배터리(16)를 충전시키게 된다. 구체적으로, 충방전 제어 스위치(30, 30)가 Off 되어서 리던던트 배터리 충전 컨버터부(28)에 의해서 12V 배터리(3)의 전력이 리던던트 배터리(16)를 충전시키게 되는 것이다.A microcomputer or a microcontroller (not shown) is activated to detect that the 12V battery 3 is operating normally through the sensor 24 which always measures the power state of the 12V battery 3, The 12V battery 3 is connected to the power supply circuit 12 and the battery external output unit 14 in the battery management device 10 via the power interrupter switches 26 and 26 of the battery management device 10 To be supplied as the power source for the battery monitoring devices 4-1 and 4-2 and the electrical components 5-1 and 5-2 for monitoring the external battery pack 1. [ The output of the 12V battery 3 is supplied to the redundant battery charge / discharge control unit 22 to charge the redundant battery 16. Specifically, the charge / discharge control switches 30, 30 are turned off, so that the redundant battery charging converter unit 28 charges the redundant battery 16 with the power of the 12V battery 3.

반대로, 센서(24)에 의해 12V 배터리(3)의 과방전, 과충전 또는 기타 동작 이상이 감지되면(예컨대, 전압값의 이상 상승 혹은 하강, 규정치 이상의 변동 등), 전원단속 스위치(26, 26)에 의해 12V 배터리(3)가 전원 회로(12)와 배터리 외부 출력부(14)로 연결되는 것이 차단되고 리던던트 배터리 충방전 제어부(22)에서는 충방전 제어 스위치(30, 30)가 On 되어 리던던트 배터리 충전 컨버터부(28)의 동작이 무력화되고 리던던트 배터리(16)가 방전되어 이 전력이 전원 회로(12)와 배터리 외부 출력부(14)로 공급된다. 이로써 배터리 관리 장치(10)의 동작이 유지되고, 외부의 배터리 감시 장치(4-1, 4-2)나 전장품(5-1, 5-2)들도 그 제어 및 구동을 위해 리던던트 배터리(16)로부터 전원을 공급받게 된다. On the other hand, when the overvoltage, overcharge or other abnormal operation of the 12V battery 3 is detected by the sensor 24 (for example, abnormal rise or fall of the voltage value, The connection of the 12V battery 3 to the power supply circuit 12 and the battery external output section 14 is interrupted by the redundant battery charge and discharge control section 22 and the charge and discharge control switches 30 and 30 are turned on, The operation of the charging converter unit 28 is disabled and the redundant battery 16 is discharged and this power is supplied to the power supply circuit 12 and the battery external output unit 14. [ The operation of the battery management apparatus 10 is maintained and the external battery monitoring apparatuses 4-1 and 4-2 and the electrical components 5-1 and 5-2 are also connected to the redundant battery 16 As shown in Fig.

도 3은 본 발명의 배터리 관리 방법의 흐름도이다.3 is a flowchart of a battery management method of the present invention.

12V 배터리의 전원을 상시 측정한다(100). 12V 배터리가 정상으로 동작되는지 여부를 판단(110)하여 정상임이 판단되면 소정의 제어수단이 작동하여 이 12V 배터리에 의해 배터리 관리 장치의 동작이 유지되고 외부의 배터리 감시 장치나 전장품들의 전원으로서 공급됨과 아울러, 12V 배터리의 출력이 리던던트 배터리를 충전시키게 된다(120). Measure the power of the 12V battery at all times (100). If it is determined that the 12V battery is operating normally (110), if it is determined that the 12V battery is normal, a predetermined control means is operated so that the operation of the battery management device is maintained by the 12V battery and supplied as an external battery monitoring device or an electric power source In addition, the output of the 12V battery charges the redundant battery (120).

반대로, 12V 배터리의 과방전, 과충전 또는 기타 동작 이상이 감지되면(예컨대, 전압값의 이상 상승 혹은 하강, 규정치 이상의 변동 등) 리던던트 배터리 충방전 스위치가 턴온되어서(130) 리던던트 배터리가 방전(140)되어 이 방전된 전력이 배터리 관리 장치 및 외부의 배터리 감시 장치나 전장품들의 전원으로서 대체 공급된다. 그리고, 12V 배터리가 차단되어(150) 시스템 진단 및 셧다운 프로세스가 진행된다(160).Conversely, if an overdischarge, overcharge or other abnormal operation of the 12V battery is detected (for example, an abnormal rise or fall of the voltage value, a variation over a predetermined value, etc.), the redundant battery charge / discharge switch is turned on (130) And the discharged electric power is alternatively supplied as a power source of the battery management apparatus and an external battery monitoring apparatus or electric components. The 12V battery is then shut down (150) and the system diagnostics and shutdown process proceeds (160).

도 3에서 상기 130~160 단계는 편의상 흐름도 순서로 도시하였지만, 상기 130 및 140 단계와 150 및 160 단계는 선후의 순서가 있는 것이 아님은 당업자에게 자명하다.In FIG. 3, steps 130 to 160 are shown in the flow chart order for the sake of convenience, but it is obvious to those skilled in the art that the steps 130, 140, 150, and 160 are not preceded.

외부 배터리팩(1) 배터리 관리 장치(2, 10) 12V 배터리(3) 배터리 감시장치(4-1, 4-2) 전장품(5-1, 5-2) 전원 회로(12) 배터리 외부 출력부(14) 리던던트 배터리(16) 리던던트 배터리 연결부(18) 전원단속 제어부(20) 리던던트 배터리 충방전 제어부(22) 센서(24) 전원단속 스위치(26) 컨버터부(28) 충방전 제어 스위치(30)External battery pack (1) Battery management device (2, 10) 12V battery (3) Battery monitoring device (4-1, 4-2) Electrical parts (5-1, 5-2) (14) Redundant battery (16) Redundant battery connection (18) Power intermittent control unit (20) Redundant battery charge / discharge control unit (22) Sensor (24) Power intermittent switch (26) Converter unit (28)

Claims (8)

메인 배터리로부터 동작 전원을 공급받는 전원 회로와, 상기 메인 배터리 전원을 외부로 내보내서 배터리팩을 감시하는 배터리 감시장치 또는 전장품에 전달하는 배터리 외부 출력부를 갖는 배터리 관리 장치에 있어서,
메인 배터리 이외에 추가된 리던던트 배터리가 연결되는 리던던트 배터리 연결부와,
상기 메인 배터리의 정상 동작 여부를 판단하여 정상 동작시에 상기 전원 회로와 배터리 외부 출력부 및 상기 리던던트 배터리로 연결시키고 기능이상시에는 상기 전원 회로와 배터리 외부 출력부 및 리던던트 배터리로 연결되는 것을 차단하는 전원단속 제어부와,
상기 리던던트 배터리 연결부에 연결된 외부의 리던던트 배터리의 충전 및 방전을 제어하되, 메인 배터리가 정상 동작시에는 메인 배터리의 출력을 리던던트 배터리에 공급하여 충전시키고, 메인 배터리의 기능 이상시에는 리던던트 배터리의 출력이 상기 전원 회로 및 배터리 외부 출력부로 공급되도록 방전시키는 것을 제어하는 리던던트 배터리 충방전 제어부를 포함하는 배터리 관리 장치.1. A battery management device comprising: a power supply circuit for receiving operation power from a main battery; a battery monitoring device for monitoring the battery pack by sending the main battery power to the outside;
In addition to the main battery, there is a redundant battery connection to which a redundant battery is added,
A power supply circuit for connecting the power supply circuit to the battery external output unit and the redundant battery in normal operation and for preventing the power supply circuit from being connected to the battery external output unit and the redundant battery at the time of a malfunction, An intermittent control section,
And a control unit for controlling charging and discharging of an external redundant battery connected to the redundant battery connection unit, wherein when the main battery operates normally, the output of the main battery is supplied to the redundant battery for charging, And a redundant battery charge / discharge control unit for controlling discharging to be supplied to the power source circuit and the battery external output unit. 제1항에 있어서, 상기 전원단속 제어부는
메인 배터리의 출력 전원을 감시하는 센서와,
상기 센서의 감시에 의하여 판단된 메인 배터리의 동작 이상 여부에 따라 상기 메인 배터리의 출력을 상기 전원 회로 및 배터리 외부 출력부로 연결하거나 차단하는 전원단속 스위치를 포함하는 배터리 관리 장치. The power supply control device according to claim 1,
A sensor for monitoring the output power of the main battery,
And a power interrupting switch for connecting or disconnecting the output of the main battery to the power supply circuit and the battery external output unit according to whether the operation of the main battery is abnormal or not, which is determined by monitoring the sensor. 제1항에 있어서, 상기 리던던트 배터리 충방전 제어부는
리던던트 배터리를 충전하는 컨버터부와,
메인 배터리의 정상 동작시에 상기 컨버터부를 통해 리던던트 배터리를 충전시키도록 메인 배터리의 출력이 컨버터로 입력되도록 하고, 메인 배터리 전원 이상시에 리던던트 배터리의 방전 출력이 상기 전원 회로 및 배터리 외부 출력부로 연결되도록 하는 충방전 제어 스위치를 포함하는 배터리 관리 장치.The apparatus of claim 1, wherein the redundant battery charge /
A converter unit for charging a redundant battery,
The output of the main battery is inputted to the converter so as to charge the redundant battery through the converter unit during the normal operation of the main battery so that the discharge output of the redundant battery is connected to the power supply circuit and the battery external output unit when the main battery power fails And a charge / discharge control switch. 제2항에 있어서, 상기 전원단속 스위치는 적어도 하나의 전자스위칭 소자인 배터리 관리 장치.3. The battery management apparatus according to claim 2, wherein the power intermittent switch is at least one electronic switching device. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 12V 배터리가 정상으로 동작하는지 여부를 판단하여 상기 전원단속 제어부와 상기 리던던트 배터리 충방전 제어부를 제어하는 제어수단을 추가로 포함하는 배터리 관리 장치.The battery management apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising control means for determining whether the 12V battery operates normally and controlling the power intermittent control unit and the redundant battery charge / . 제3항에 있어서, 상기 충방전 제어 스위치는 적어도 하나의 전자스위칭 소자인 배터리 관리 장치.The battery management device according to claim 3, wherein the charge / discharge control switch is at least one electronic switching device. 제6항에 있어서, 상기 충방전 제어 스위치가 턴오프된 상태에서는 상기 컨버터의 입력과 출력이 분리되어 컨버터가 정상적으로 작동하고, 상기 충방전 제어 스위치가 턴온되면 상기 컨버터의 입력과 출력이 서로 연결되도록 구성되는 배터리 관리 장치.7. The method of claim 6, wherein when the charge / discharge control switch is turned off, the input and the output of the converter are disconnected so that the converter operates normally. When the charge / discharge control switch is turned on, The battery management device comprising: 메인 배터리로부터 동작 전원을 공급받아 외부의 배터리팩을 감시하는 배터리 감시장치 또는 전장품을 관리하는 배터리 관리 장치에서의 배터리 관리 방법으로서,
메인 배터리 이외에 리던던트 배터리가 배터리 관리 장치에 추가로 연결되어, 상기 메인 배터리의 정상 동작 여부를 판단하여 정상 동작시에 상기 전원 회로와 배터리 외부 출력부 및 상기 리던던트 배터리로 연결시키고 기능이상시에는 상기 전원 회로와 배터리 외부 출력부 및 리던던트 배터리로 연결되는 것을 차단하며,
상기 리던던트 배터리 연결부에 연결된 외부의 리던던트 배터리의 충전 및 방전을 제어하여, 메인 배터리가 정상 동작시에는 메인 배터리의 출력을 리던던트 배터리에 공급하여 충전시키고, 메인 배터리의 기능 이상시에는 리던던트 배터리의 출력이 상기 전원 회로 및 배터리 외부 출력부로 공급되도록 방전시키는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 방법.

1. A battery management method in a battery monitoring apparatus for monitoring an external battery pack by receiving operation power from a main battery or a battery management apparatus for managing electrical equipment,
A redundant battery is additionally connected to the battery management device to determine whether the main battery operates normally or not so that the redundant battery is connected to the power source circuit and the battery external output unit and the redundant battery during normal operation, And the external output of the battery and the redundant battery,
And a control unit for controlling charging and discharging of an external redundant battery connected to the redundant battery connection unit so that an output of the main battery is supplied to the redundant battery to charge the main battery when the main battery operates normally, And the battery is discharged to be supplied to the power source circuit and the battery external output unit.

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