CN105813884A - 用于电动汽车的电池组的使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用用于兼备能量存储系统的电动汽车的电池组替换系统进行替换，管理以及送电的方法，就在兼备替换电动汽车的电池组的替换系统与能量存储系统的系统中管理电池组的方法而言，其包括如下步骤：从所述电动汽车拆除所放电的电池组；将拆除的所述放电的电池组搬运至充/放电线；对所述放电的电池组进行充电并保管；一次检查所述电池组的缓冲容量；若所述电池组的缓冲容量比第一缓冲容量基准高，则将其分类成作为用于电池替换的缓冲电池组；若所述电池组的缓冲容量比第一缓冲容量基准低，则将其移动至能量存储专用线；二次检查所述电池组的缓冲容量；以及将所述电池组分类成ESS专用电池组。本发明对多个电池组充电并保管，将保管中的充电的电池组与放电的电池组替换，并将其安装至车辆，以此，将司机直接进行充电的现有的方式转换成替换的方式，其效果在于，减少直接充电时发生的安全事故，与直接充电的时间相比，替换的时间显著地减少，并能够节约时间。

Description

用于电动汽车的电池组的使用方法
技术领域
本发明涉及一种用于电动汽车的电池组(batterypack)的使用方法，所述用于电动汽车的电池组构成为，将电动汽车的放电的电池组替换成充电的电池组，并将多个电池组分类成用于替换的以及用于存储的，并对其进行保管，在必要时，使得其传送电力。
背景技术
地球温室效应的加速，气象灾害的发生以及严重的气候变化正威胁着人们的生活。就此，全世界正发出强烈的限制二氧化碳的呼声，根据如上环境的，社会的需求，汽车行业正迎来新的局面，并且作为其中的一环，环保汽车在越来越受到关注，所述环保汽车能够使得从内燃机汽车排出的废气最小化。
如上的环保汽车根据动力源区分为兼容内燃机以及电能(energy)的混合动力汽车(HEV；HybridElectricVehicle)、仅使用电能的电动汽车(EV；ElectricVehicle)、以及使用燃料电池的燃料电池电动汽车(FCEV；FuelCellElectricVehicle)。
韩国也顺应减少二氧化碳排出的世界的趋势，能够预测到大量生产电动汽车等电动汽车的需求与供给剧增。
另外，如插电式混合动力汽车(PHEV；Plug-in-HybridElectricVehicle)等电动汽车，其具有低能量消耗以及低空气污染等优点。如上所述的电动汽车特别是在智能电网(smartgrid)的模式(paradigm)下，在解决环境污染与节约能量方面发挥重要的作用。与电动汽车的急剧使用一起，涉及许多有关电网(powergrid)的电动汽车负载的影响的研究在进行。
另外，通常所用的现有的电动汽车的充电系统(system)如图1所示，其包括：电池组10，其根据需要的电能的大小，由多个电池(cell)连接组成；电压测定部11，其测定所述电池组10的电压；电池管理系统(BMS；BatteryManagementSystem)12，其均匀地保持管理电池组10内的电池间的电压差；以及充电电路13，其将常用电源变换为可充电的形态。
所述电动汽车的充电系统仅单纯地为给电池充电而开发的，为替换电池组的研究还未完善。
与此不同地，为应对电力供给不足状况，涉及能量储存系统(ESS；EnergyStorageSystem)的研究在活跃进行。所述能量储存系统存储从发电厂生产的过剩的电力，当暂时出现电力不足时，通过系统线向电力供应机构进行送电，并作为使得目前的发电系统得到最大化的高效利用的方案，迅速脱颖而出。
但是，由于电动汽车的电池组替换系统与能量存储系统分别作为不同的研究在进行，因此实际情况是，对于所述系统，要求进行以通过输送电力来进行充电的相同范畴为中心开发为一个系统的研究。
(专利文献1)KR2013-007192310
发明内容
本发明为满足所述的要求而提出，目的在于提供一种用于电动汽车的电池组的使用方法，其涉及用于兼备能量存储系统的电动汽车的电池替换系统，其构成为，对多个电池组进行充电并保管，将放电的电动汽车的电池组替换成充电的电池，以此，通过保管的多个电池组保管电力，并在必要时能够传送电力，通过电池组的替换，比现有的充电方式更短的时间中，使得车辆再次行驶。
就在兼备替换电动汽车的电池组的替换系统与能量存储系统的系统中管理电池组的方法而言，涉及在兼备替换电动汽车的电池组的替换系统与能量存储系统的系统中管理电池组的方法，所述方法包括：第十步骤S10，从所述电动汽车拆除放电的电池组100；第十一步骤S11，将拆除的所述放电的电池组100搬运至充/放电线(line)；第十二步骤S12，对放电的电池组100进行充电并保管；第十三步骤S13，一次检查(check)电池组100的缓冲容量；第十四步骤S14，若电池组100的缓冲容量比第一缓冲容量标准高，则将所述电池组100分类成作为用于电池替换的缓冲电池组110；第十五步骤S15，若电池组100的缓冲容量比第一缓冲容量标准低，则使得所述电池组100移动至能量存储专用线；第十五-一步骤S15-1，二次检查所述电池组100的缓冲容量；以及第十六步骤S16，将电池组100分类成ESS专用电池组120。
另外，所述方法还包括：第十六-一步骤S16-1，在第十六步骤S16之后，三次检查ESS专用电池组120的缓冲容量；以及第十七步骤S17，若电池组100的缓冲容量比第二缓冲容量更低，则废弃电池组100。
并且，就在兼备替换电动汽车的电池组100的替换系统与能量存储系统的系统中替换电池组的方法而言，其包括：第二十步骤S20，若车辆进入，则使得将要拆除放电的电池组100的替换工具(tool)上升；第二十一步骤S21，解除所放电的电池组100的锁定；第二十二步骤S22，解除安全装置；第二十三步骤S23，拆除并降下所放电的电池组100；第二十四步骤S24，利用替换工具抬升充电的电池组100；第二十五步骤S25，安装所充电的电池组100；第二十六步骤S26，将安全装置紧固结合；以及第二十七步骤S27，将所述替换工具降至原位置。
另外，充电的电池组100仅由缓冲电池组110构成。
并且，就在用于兼备能量存储系统的电动汽车的电池替换系统而言，其包括辨别部、替换部、充/放电部、运送部，所述辨别部辨别电动汽车的电池组100种类，所述替换部从车辆拆除放电的电池组100或安装，所述充/放电部对所述放电的电池组100进行充/放电并保管，所述运送部将从所述替换部拆除的所述放电的电池组搬运至所述充/放电部，或运送所述充/放电部的充电的电池组100至所述替换部，所述方法包括：第三十一步骤S31，若从国家电力管理机构将要传送的电力紧急供应所需要的电量被分配，则比较判断ESS电池组110的电量与所述将要传送的电量；第三十二步骤S32，在ESS电池组110的电量不足的情况下，分配所述ESS电池组110与缓冲电池组120的一部分；第三十三步骤S33，根据所分配的电量，对正在蓄电保管的多个所述ESS专用电池组120以及多个所述缓冲电池组110进行电力变换，并且传送电力。
另外，包括第三十二-一步骤S32-1，在第三十一步骤S31中当所述ESS电池组110的电量不足的情况下，分配缓冲电池组120中的一部分电量，并包括控制部，所述控制部根据分配的缓冲电池组120的比率，控制将缓冲的电池安装于电动汽车的时间，并且辨别部构成为利用附着至电池组的条形码、蓝牙及传感器来辨别电池，并且ESS专用电池组120以及所述缓冲电池组110相互以串、并联的形式连接，并供应电力至系统线。
如上所述，根据本发明，对多个电池组进行充电并保管，将保管中的充电的电池组与放电的电池组替换，并安装至车辆，以此，将司机直接进行充电的现有的方式转换成替换的方式，其效果在于，减少直接充电时发生的安全事故，与直接充电的时间相比，替换的时间显著地减少，并能够节约时间。
另外，分离保管电池组中大概70％以上的缓冲(buffer)电池组与低于大概70％的ESS专用电池组，若缓冲电池组的充电容量变低，则分类成ESS专用电池组，以此，得到将性能变低的缓冲电池免于废弃并将其再利用的效果，由于司机可以不必下车交换电池，因此还得到促进安全性的效果。
另外，当暂时出现电力不足时，通过系统线将通过电力系统蓄电至ESS电池的电力送电至电力供应机构，在紧急情况下，从保管中的缓冲电池也传送电力，以此得到在克服国家电力短缺的问题方面提供帮助的效果。
附图说明
在本说明书中，如下附图对本发明的优选实施例进行举例说明，起到了使得发明的详细说明与本发明的技术思想进一步被理解的作用，因此本发明不可解释为仅限定于所述附图所记载的事项。
图1是概略地示出现有的为电动汽车电池充电的系统(system)的结构图。
图2是概略地示出根据本发明优选实施例的用于兼备能量存储系统的电动汽车的电池替换系统的工艺图。
图3是概略地示出图2所示的电池替换系统中用于实现电池的替换以及充电的装置的侧面的侧面图。
图4是概略地示出图3所示的电池保管部的平面图。
图5是用于替换进入电池替换系统的电动汽车的电池的工艺图。
图6是用于说明图2所示的能量存储系统的工艺图。
图7是图6的电力系统图。
标号说明
100：电池组
110：缓冲电池组
120：ESS专用电池组
300：替换装置310：第一搬运装置
400：第一移送装置410：第二移送装置
500：第二搬运装置
510：第三搬运装置
520：传递装置
530：充/放电装置
具体实施方式
以下，为使得本发明所属的技术领域中具有一般知识的人员容易实施本发明，因此参照附图对优选实施例进行详细说明。只是，就关于本发明的优选的实施例的工作原理的详细说明而言，在涉及公知功能以及结构的具体的说明判断为不必要地模糊本发明要旨的情况下，省略其详细说明。
图2是概略地示出根据本发明的优选实施例的用于兼备能量存储系统的电动汽车的电池替换系统的工艺图，图3是概略地示出图2所示的电池替换系统中用于实现电池的替换以及充电的装置的侧面的侧面图，图4是概略地示出图3所示的电池保管部的平面图，图5是用于替换进入电池替换系统的电动汽车的电池的工艺图，图6是用于说明图2所示的能量存储系统的工艺图，图7是图6的电力系统图。
根据本发明的用于兼备能量存储系统的电动汽车的电池组替换系统如图2所示，所述系统包括电池组替换系统与能量存储系统(ESS；EnergyStorageSystem)。本发明的特征在于，不是在电力充电站为电动汽车的电池充电，而是一种兼备替换系统以及能量存储系统的系统，所述替换系统将放电的电池组替换成预先进行充电保管的电池组，所述能量存储系统利用保管中的电池组来用于能量存储，从而在必要时进行送电。以下，将区分说明电池组替换系统与能量存储系统。
对根据本发明的系统中电池组的充电容量进行确认，从而进行分类或废弃管理的概略性的工艺如图2所示。
首先，将放电的电池组100从电动汽车拆除S10。
接下来，将放电的电池组100搬运至充/放电线(line)S11。
接下来，对电池组100进行充电并保管S12。此时，电池组100通过放电供电电路进行完全放电之后，通过充电供电电路进行缓冲。
接下来，对充电的电池组100的缓冲容量进行一次检查(check)S13。此时，作为一个例子，将电池组100的第一缓冲容量(buffercapacity)大概成为70％程度，以所述第一缓冲容量为基准对电池组100进行一次分类。
接下来，若电池组100的缓冲容量比第一缓冲容量更高，则将电池组100分类成缓冲(buffer)电池组110(S14)。此时，所分类的缓冲电池组110在替换系统中进行管理，以便能够与放电的电池组100进行替换。
接下来，一次分类的电池组100中，比第一缓冲容量更低的电池组100移动至能量存储专用线(line)S15。
接下来，二次检查(check)一次分类的电池组100的缓冲容量S15-1。此时，确认电池组100的缓冲容量。以此确认各个ESS专用电池组120的缓冲容量，并可以算出ESS专用电池组120全部的充电量与将要传送至电力系统线(line)的传送量。
接下来，将电池组100分类成ESS专用电池组120(S16)。
如此，管理从车辆拆除的电池组100。
之后，三次检查(check)ESS专用电池组120的缓冲容量S16-1。其在作为ESS专用电池组120来使用的期间，用于实时反复检查低下的缓冲容量。此时的缓冲容量大概为1040％程度，以所述第二缓冲容量为基准对ESS专用电池组120进行二次分类。在此，若ESS专用电池组120的缓冲容量比第二缓冲容量高，则维持现在的保管状态，并持续作为ESS专用电池组120来使用。
最后，若ESS专用电池组120的缓冲容量比第二缓冲容量更低，则将电池组100废弃S17。
如此，管理ESS专用电池组120。
如图3所示，所述电池组替换系统包括：辨别部，其将车辆的电池组100种类利用附着至电池组(batterypack)的条形码(barcode)、蓝牙(bluetooth)以及传感器(sensor)来辨别电池；替换部，其从车辆拆除放电的电池组100或安装；充/放电部，其对电池组100进行充/放电并保管；以及运送部，其将从替换部拆除的放电的电池组100搬运至充/放电部，或将充/放电部的充电的电池组100运送至替换部。
如图3以及图4所示，保管部由多个段组成，以便能够根据电池组100的种类进行保管，所述保管部分为保管缓冲电池组110的区域和保管ESS专用电池组120的区域，所述缓冲电池组110在充电容量比一次充电容量高时，能够与车辆的放电的电池组100交换；所述ESS专用电池组120在充电容量比一次充电容量低时，能够作为能量存储系统使用。
另外，如图4与图7所示，保管部包括第二搬运装置500、第三搬运装置510、传递装置520以及充/放电装置530。
以下，参照图5对电池组的替换方法进行说明。
在替换部，针对进入并等待的车辆，执行将放电的电池组100替换成充电的电池组100的作业。如图所示，所述替换部将根据辨别部的信息所准备的充电的电池组100替换至等待中的车辆。
更加详细地，首先，若车辆进入，则使得将要从车辆拆除电池组100的替换工具(tool)上升S20。
接下来，利用替换工具,解除放电的电池组100的锁定S21。
接下来，解除安全装置S22。
接下来，将放电的电池组100拆除并降下S23。在此，放电的电池组100移交至第一移送装置400。
接下来，将从第二移送装置410接收的充电的电池组100与替换工具一起抬高S24。
接下来，将充电的电池组100抬高并安装S25。
接下来，将安全装置紧固结合S26。
接下来，将替换工具降至原位置S27。
以此，完成电池组100的替换工作，将车辆移送至安全的区域。在此，从车辆拆除并搭载于替换工具的放电电池组100搬运移交至第一移送装置400，之后，由第一搬运装置310移动替换工具，缓冲的电池组100在第二移送装置410接收并将其搭载。
另外，如图6以及图7所示，能量存储系统首先判断是否需要从ESS电池得到电力供应，所述ESS电池为在国家以及指定机构通过智能电网(smartgrid)在紧急情况下分散于各个区域的S30。
接下来，若将要从各个区域的ESS电池传送的电量被分配时，则根据分配的电量来判断是否将传送缓冲电池组110的电力S31。在此，若将要传送的电量比ESS专用电池组120的全部的电量更多，则增加缓冲电池组110的电力并传送。
接下来，当传送缓冲电池组110的电力时，中断对缓冲电池组110的充电，分配将要传送的电量S32。此时，从缓冲电池组110的蓄电量分配将要传送的电量。
最后，根据分配的电量进行控制，并相互以串、并联的形式连接构成，进而对ESS专用电池组120以及缓冲电池组110进行电力变换，并通过系统线传送电力S33。另外，也能够传送全部ESS专用电池组120的电力，以及根据分配的电量的缓冲电池组110的一部分或是全部电力。
在此，当从缓冲电池组100执行送电的途中车辆进入，从而需要替换成充电的电池组时，以将其替换时间根据剩余的ESS电池的数量增加至所需的程度的形式运行。作为一个例子，通常，虽然电池组100的替换时间完成在从大概1分30秒到1分50秒之间，但是在ESS电池的一部分与缓冲电池一同传送电力至系统线的情况下，缓冲电池替换时间根据情况大概能够成倍增加。
另外，在未传送缓冲电池组110的电力的情况下，虽然缓冲电池组110的充电在持续，但是若分配电量S32-1，则从ESS专用电池组120的蓄电量分配将要传送的电量。
最后，根据分配的电量进行控制，从而使得ESS专用电池组120的一部分或全部变化电力，并传送电力S33-1。此时，充/放电装置530通过智能电网交换实时信息，从而控制并传送ESS专用电池组120以及缓冲电池组110的容量计算、错误(error)防止以及送电/接收电等。
如以上说明，本发明可以理解为所属技术领域的一般的技术人员不变更本发明的技术思想或必要的特征，以其他的具体的形态能够实施本发明的发明。因此上述的实施例应理解为并非对全部方面的举例说明，并且不限定于此。本发明的范围应解释为，并非根据详细的说明，而是根据后述的权利要求范围体现，并且由权利要求范围的意义、范围以及等价概念所导出的全部变更或变形的形态包括于本发明的范围。

Claims (8)

1.一种用于电动汽车的电池组的使用方法，其涉及在兼备替换电动汽车的电池组的替换系统与能量存储系统的系统中管理电池组的方法，所述用于电动汽车的电池组的使用方法的特征在于，包括：
第十步骤(S10)，从所述电动汽车拆除放电的电池组(100)；
第十一步骤(S11)，将拆除的所述放电的电池组(100)搬运至充/放电线；
第十二步骤(S12)，对所述放电的电池组(100)进行充电并保管；
第十三步骤(S13)，一次检查所述电池组(100)的缓冲容量；
第十四步骤(S14)，若所述电池组(100)的缓冲容量比第一缓冲容量基准高，则将所述电池组(100)分类成作为用于电池替换的缓冲电池组(110)；
第十五步骤(S15)，若所述电池组(100)的缓冲容量比第一缓冲容量基准低，则使得所述电池组(100)移动至能量存储专用线；
第十五-一步骤(S15-1)，二次检查所述电池组(100)的缓冲容量；以及
第十六步骤(S16)，将所述电池组(100)分类成ESS专用电池组(120)。
2.根据权利要求1所述的用于电动汽车的电池组的使用方法，其特征在于，还包括：
第十六-一步骤(S16-1)，在所述第十六步骤(S16)之后，三次检查ESS专用电池组(120)的缓冲容量；以及
第十七步骤(S17)，若所述电池组(100)的缓冲容量比第二缓冲容量更低，则废弃电池组(100)。
3.一种用于电动汽车的电池组的使用方法，其涉及在兼备替换电动汽车的电池组(100)的替换系统与能量存储系统的系统中替换电池组的方法，所述用于电动汽车的电池组的使用方法的特征在于，包括：
第二十步骤(S20)，若车辆进入，则使得将要拆除放电的电池组(100)的替换工具上升；
第二十一步骤(S21)，解除所述放电的电池组(100)的锁定；
第二十二步骤(S22)，解除安全装置；
第二十三步骤(S23)，拆除所述放电的电池组(100)并降下；
第二十四步骤(S24)，利用替换工具抬升充电的电池组(100)；
第二十五步骤(S25)，安装所述充电的电池组(100)；
第二十六步骤(S26)，将安全装置紧固结合；以及
第二十七步骤(S27)，将所述替换工具降至原位置。
4.根据权利要求3所述的用于电动汽车的电池组的使用方法，其特征在于，
所述充电的电池组(100)仅由缓冲电池组(110)构成。
5.一种用于电动汽车的电池组的使用方法，其涉及用于兼备能量存储系统的电动汽车的电池替换系统，所述用于兼备能量存储系统的电动汽车的电池替换系统包括辨别部、替换部、充/放电部、运送部，所述辨别部辨别电动汽车的电池组(100)种类，所述替换部从所述车辆拆除放电的电池组(100)或安装，所述充/放电部对所述放电的电池组(100)进行充/放电并保管，所述运送部将从所述替换部拆除的所述放电的电池组搬运至所述充/放电部，或运送所述充/放电部的充电的电池组(100)至所述替换部，
所述用于电动汽车的电池组的使用方法的特征在于，包括：
第三十一步骤(S31)，若从国家电力管理机构得到将要传送的电力紧急供应所需要的电量的分配，则比较判断ESS电池组(110)的电量与所述将要传送的电量，
第三十二步骤(S32)，在所述ESS电池组(110)的电量不足的情况下，分配所述ESS电池组(110)与缓冲电池组(120)的一部分；
第三十三步骤(S33)，根据所述分配的电量，对正在蓄电保管的多个所述ESS专用电池组(120)以及多个所述缓冲电池组(110)进行电力变换，并且传送电力。
6.根据权利要求5所述的用于电动汽车的电池组的使用方法，其特征在于，
包括第三十二-一步骤(S32-1)，在所述第三十一步骤(S31)中当所述ESS电池组(110)的电量不足的情况下，
分配所述缓冲电池组(120)中的一部分电量；
并包括控制部，其根据所述分配的缓冲电池组(120)的比率，控制将缓冲的电池安装于电动汽车的时间。
7.根据权利要求5所述的用于电动汽车的电池组的使用方法，其特征在于，
所述辨别部利用附着至电池组的条形码、蓝牙及传感器来辨别电池。
8.根据权利要求5所述的用于电动汽车的电池组的使用方法，其特征在于，
所述ESS专用电池组(120)以及所述缓冲电池组(110)相互以串、并联的形式连接，并供应电力至系统线。
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