JP7211597B2 - バッテリー再使用のためのブースタキット - Google Patents

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Description

本出願は２０１８年１０月２３日付の韓国特許出願第１０－２０１８－０１２６６８８号に基づいた優先権の利益を主張し、上記韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は本明細書の一部として含まれる。
本発明は、バッテリー再使用のためのブースタキットに関し、まだ使用可能な電圧を有するバッテリーセルまたはバッテリーモジュールにおいて、各々のバッテリーセルまたはバッテリーモジュールに電圧を管理できるキットを付着しキット同士を連結することによって、電源供給ができる環境を作れるようにするバッテリー再使用のためのブースタキットに関する。
製品群に応じた適用容易性が高く、高いエネルギー密度などの電気的特性を有する二次電池は、携帯用機器だけでなく、電気的駆動源により駆動する電気車両（ＥＶ、Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）またはハイブリッド車両（ＨＥＶ、Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）などに普遍的に応用されている。このような二次電池は、化石燃料の使用を画期的に減少できるという一次的な長所だけでなく、エネルギーの使用に応じた副産物が全く発生しないという点で環境への優しさおよびエネルギー効率性の向上のための新しいエネルギー源として注目されている。
しかし、二次電池を使うステップでは環境に優しいという側面が存在する反面、自動車、エネルギー貯蔵システム（ＥＳＳ、Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ）などのような大容量の二次電池を適用するシステムの使用量が増加するに伴い、使用済みの二次電池に対する処理ステップで問題が発生しうる。二次電池は様々な化学物質の集合体であって、処理するステップで環境に有害な影響を与えるし、多くの費用も発生するという問題がある。
したがって、既存の高電圧が必要なシステムに使われた二次電池に対して、電圧低下による廃棄を直ちに行わず相対的に低電圧を要求するシステムに適用して最大限長く使用するなどといった再使用のための環境を作ることが必要であると言える。
本発明は、上述した問題を解決するために導き出されたものであり、既存の二次電池が使われた環境より相対的に小さい電圧で駆動するシステムにおいて二次電池を再使用するためにブースタを含むキットを付着しキット同士を連結すれば、各キットに連結された二次電池の電圧状態に応じて、各々の二次電池に目標電圧を割り当て、ブースタを用いて電圧を変更する方法により、システムを駆動するのに必要な電圧を保持することができ、再使用する二次電池のエネルギーを全て活用できるようにするバッテリー再使用のためのブースタキットを提供しようとする。
本発明の一実施形態によるバッテリー再使用のためのブースタキットは、バッテリーモジュールの正（＋）極および負（－）極に連結されるバッテリー連結部、バッテリーモジュールの電圧を変更するコンバータ、バッテリーモジュールの電流を外部に供給するための電流端子、およびコンバータに対する制御信号を受信するための通信端子を含み、コンバータは、制御信号に基づいてバッテリーモジュールの電圧を変更することができる。
一つの実施形態において、バッテリーモジュールに対する電圧値を測定して、別途の第２制御部に送信し、第２制御部で発生する制御信号を受信して、制御信号に基づいてコンバータの動作を制御する第１制御部をさらに含んでもよい。
一つの実施形態において、バッテリー連結部、コンバータ、電流端子、通信端子および第１制御部は一つにモジュール化したキットであってもよい。
一つの実施形態において、電流端子は、キットが付着されたバッテリーモジュールが複数である場合、キットが付着された複数のバッテリーモジュールを互いに連結し、互いに連結された複数のバッテリーモジュールの電流を外部に供給してもよい。
一つの実施形態において、第１制御部は、互いに連結された複数のバッテリーモジュール全体に対して割り当てられた電圧値を保持してもよい。
一つの実施形態において、第１制御部は、互いに連結された複数のバッテリーモジュール全体に対して割り当てられた電圧値を保持するために、互いに連結された複数のバッテリーモジュールのうち平均値以下の電圧値を有するバッテリーモジュールが発生する場合、該バッテリーモジュールを除いたバッテリーモジュールの電圧を昇圧させてもよい。
一つの実施形態において、第１制御部は、互いに連結された複数のバッテリーモジュール全体に対して割り当てられた電圧値を保持するために、互いに連結された複数のバッテリーモジュールのうち所定値以下の電圧値を有するバッテリーモジュールが発生する場合、該バッテリーモジュールに対する連結を遮断し、該バッテリーモジュールを除いたバッテリーモジュールの電圧を昇圧させてもよい。
本発明の他の実施形態によるバッテリー再使用のためのブースタキットを含むバッテリー管理システムは、一つ以上のバッテリーモジュールにおいて、各々のバッテリーモジュールの正（＋）極および負（－）極に連結されるバッテリー連結部、各々のバッテリーモジュールの電圧を変更するコンバータ、各々のバッテリーモジュールの電流を外部に供給するための電流端子、コンバータを制御するための制御信号を発生させる第２制御部、および制御信号を受信するための通信端子を含み、コンバータは、制御信号に基づいて各々のバッテリーモジュールの電圧を変更することができる。
一つの実施形態において、各々のバッテリーモジュールに対する電圧値を測定して、第２制御部に送信し、第２制御部から制御信号を受信してコンバータの動作を制御する第１制御部をさらに含んでもよい。
一つの実施形態において、バッテリー連結部、コンバータ、電流端子、通信端子および第１制御部は一つにモジュール化したキットであってもよい。
本発明の一実施形態によるバッテリー再使用のためのブースタキットは、既存の二次電池が使われた環境より相対的に小さい電圧で駆動するシステムにおいて二次電池を再使用するためにブースタを含むキットを付着しキット同士を連結すれば、各キットに連結された二次電池の電圧状態に応じて、各々の二次電池に目標電圧を割り当て、ブースタを用いて電圧を変更する方法により、システムを駆動するのに必要な電圧を保持することができ、再使用する二次電池のエネルギーを全て活用できるという利点を有する。
本発明の一実施形態によるバッテリー再使用のためのブースタキット１００の構成を示す図である。 本発明の一実施形態によるバッテリー再使用のためのブースタキット１００の実施形態を示す図である。 本発明の一実施形態によるバッテリー再使用のためのブースタキット１００の他の実施形態を示す図である。
本発明を、添付図面を参照して詳細に説明すれば以下のとおりである。ここで、繰り返される説明、本発明の要旨を不要に濁す恐れのある公知の機能および構成に関する詳細な説明は省略する。本発明の実施形態は当業界における平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。よって、図面での要素の形状および大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。
明細書の全体にわたって、ある部分がある構成要素を「含む」とする時、これは、特に反する記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含んでもよいことを意味する。
また、明細書に記載された「...部」という用語は一つ以上の機能や動作を処理する単位を意味し、これは、ハードウェアやソフトウェアまたはハードウェアおよびソフトウェアの結合で実現されることができる。
図１は、本発明の一実施形態によるバッテリー再使用のためのブースタキット１００の構成を示す図であり、図２は、本発明の一実施形態によるバッテリー再使用のためのブースタキット１００の実施形態を示す図である。
図１～図２を参照すれば、本発明の一実施形態によるバッテリー再使用のためのブースタキット１００は、バッテリー連結部１０１、コンバータ１０２、電流端子１０３および通信端子１０４を含んで構成されることができる。また、更なる一実施形態においては、第１制御部１０５をさらに含んで構成されることができる。
図１～図２に示されたバッテリー管理システム１００は一実施形態によるものであって、その構成要素が図１～図２に示された実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて一部の構成要素が付加、変更または削除されてもよい。
先ず、後述するバッテリー連結部１０１、コンバータ１０２、電流端子１０３、通信端子１０４および第１制御部１０５は一つにモジュール化したキットであってもよい。
バッテリー連結部１０１は、バッテリーモジュール１１の正（＋）極および負（－）極に連結されることができる。
ここで、バッテリー連結部１０１はバッテリーモジュール１１の正極および負極に付着されることを意味し、バッテリー連結部１０１の付着される地点は銅、鉄のように導電性を帯びる物質からなることができる。
また、バッテリー連結部１０１は、バッテリーモジュール１１の正極および負極を、後述するコンバータ１０２まで連結されるようにすることができる。
次に、コンバータ１０２は、バッテリーモジュール１１の電圧を変更することができる。
ここで、コンバータ１０２は、後述する制御信号に基づいてバッテリーモジュール１１の電圧を変更することができる。
次に、電流端子１０３は、バッテリーモジュールの電流を外部に供給することができる。
また、電流端子１０３は、キットが付着されたバッテリーモジュール１１が複数である場合、キットが付着された複数のバッテリーモジュール１１を互いに連結し、互いに連結された複数のバッテリーモジュール１１の電流を外部に供給することができる。
ここで、外部とは、一つの実施形態によるバッテリー再使用のためのブースタキット１００で構成されたシステムの電流端子１０３の末端と電気的に連結され、互いに連結された複数のバッテリーモジュール１１から電流の供給を受ける装置を意味する。
次に、通信端子１０４は、コンバータ１０３に対する制御信号を受信することができる。
ここで、通信端子１０４は、第２制御部１０から発生する制御信号を受信して第１制御部１０５またはコンバータ１０２に伝達することができる。
通信端子１０４により第２制御部１０から発生する制御信号がコンバータ１０２に直ちに伝達される場合は、図３の一実施形態による実施形態を参照して説明することができる。
図３は、本発明の一実施形態によるバッテリー再使用のためのブースタキット１００の他の実施形態を示す図である。
図３を参照すれば、第２制御部１０は、キットにより互いに連結された複数のバッテリーモジュール１１の電圧を変更できるコンバータ１０２の各々に対して制御信号を送ることができる。図３の実施形態においては、第２制御部１０は、後述する第１制御部１０５を通じることなく直接バッテリーモジュール１０に対する電圧値を測定し、測定した電圧値に基づいて互いに連結された複数のバッテリーモジュール１１の各々の電圧を変更するコンバータ１０２を制御することができる。
上述した第２制御部１０から発生する制御信号がコンバータ１０２を直接制御する方法は、通信端子１０４が第２制御部１０から発生する制御信号を受信して第１制御部１０５に伝達し、第１制御部１０５が制御信号に基づいてコンバータ１０２を制御する過程に用いられる方法と同じであってもよく、これは後述することにする。
さらに、第１制御部１０５は、バッテリーモジュール１１に対する電圧値を測定して、別途の第２制御部１０に送信し、第２制御部１０で発生する制御信号を受信して、制御信号に基づいてコンバータ１０２の動作を制御することができる。
また、第１制御部１０５は、互いに連結された複数のバッテリーモジュール１１全体に対して割り当てられた電圧値を保持することができる。
ここで、割り当てられた電圧値とは、図２に示すように、バッテリー再使用のためのブースタキット１００で構成されるシステムに連結される上述した外部の電流の供給を受ける装置を駆動させるための電圧値を意味する。
また、第１制御部１０５は、互いに連結された複数のバッテリーモジュール１１全体に対して割り当てられた電圧値を保持するために、互いに連結された複数のバッテリーモジュール１１のうち平均値以下の電圧値を有するバッテリーモジュール１１が発生する場合、該バッテリーモジュール１１を除いたバッテリーモジュール１１の電圧を昇圧させることができる。
ここで、平均値以下の電圧値を有するバッテリーモジュール１１が有する電圧値が互いに連結された複数のバッテリーモジュール１１の電圧平均値に比べて相対的に差が大きいと判断される場合、上述した平均値以下の電圧値を有するバッテリーモジュール１１は電圧昇圧対象から除外し、キットで構成されるシステムの駆動電圧を満たすために平均値以上または平均値に近接したバッテリーモジュール１１の電圧を昇圧させることができる。
また、第１制御部１０５は、互いに連結された複数のバッテリーモジュール１１全体に対して割り当てられた電圧値を保持するために、互いに連結された複数のバッテリーモジュール１１のうち所定値以下の電圧値を有するバッテリーモジュール１１が発生する場合、該バッテリーモジュール１１に対する連結を遮断し、該バッテリーモジュール１１を除いたバッテリーモジュール１１の電圧を昇圧させることができる。
ここで、所定値以下の電圧値とは、キットで構成されたシステムにおいて互いに連結された複数のバッテリーモジュール１１において、完全に放電するかまたは完全放電に近い状態であるバッテリーモジュール１１または異常が発生して電源としての機能がろくにできないバッテリーモジュール１１が有する電圧値を意味する。
以上、本発明の好ましい実施形態を参照して説明したが、当該技術分野の熟練した当業者であれば、下記の特許請求の範囲に記載された本発明の思想および領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正および変更できることを理解することができるであろう。

Claims (4)

  1. 複数のバッテリーモジュールが使用されていた高電圧システムよりも低い電圧で駆動されるシステムにおいて再使用される、前記複数のバッテリーモジュールの各々のバッテリーモジュールに連結するための、複数のブースタキットであって、
    前記複数のブースタキットのそれぞれは、
    前記各々のバッテリーモジュールの正（＋）極および負（－）極に連結されるバッテリー連結部、
    前記各々のバッテリーモジュールの電圧を変更するコンバータ、
    前記各々のバッテリーモジュールの電流を外部に供給するための電流端子、および
    制御信号を受信するための通信端子を含み、
    前記コンバータは、前記制御信号に基づいて前記各々のバッテリーモジュールの電圧を変更するよう構成される、複数のブースタキットと、
    前記複数のバッテリーモジュール全体が出力すべき総電圧値を保持するために、前記コンバータを制御するための前記制御信号を発生させる第２制御部と
    を備え、
    前記複数のブースタキットのそれぞれは、前記バッテリー連結部、前記コンバータ、前記電流端子、前記通信端子及び、前記各々のバッテリーモジュールに対する電圧値を測定して、前記第２制御部に送信し、前記第２制御部から前記制御信号を受信して前記コンバータの動作を制御する第１制御部を一つにモジュール化したキットを含み、
    前記第１制御部は、前記複数のバッテリーモジュール全体が出力すべき総電圧値を保持するために、前記複数のバッテリーモジュールのうち所定値以下の電圧値を有するバッテリーモジュールが発生する場合、前記第２制御部から受信した前記制御信号に基づいて該バッテリーモジュールに対する連結を遮断し、該バッテリーモジュールを除いたバッテリーモジュールの電圧を昇圧させる、ブースタキットを含むバッテリー管理システム。
  2. 前記電流端子は、
    前記ブースタキットが付着された複数のバッテリーモジュールを互いに直列に連結し、互いに連結された複数のバッテリーモジュールの電流を外部に供給する、請求項１に記載のブースタキットを含むバッテリー管理システム。
  3. 前記第１制御部は、
    前記互いに連結された複数のバッテリーモジュール全体が出力すべき総電圧値を保持するために、前記第２制御部から受信した前記制御信号に基づいて、前記コンバータの動作を制御する、請求項２に記載のブースタキットを含むバッテリー管理システム。
  4. 前記第１制御部は、
    前記互いに連結された複数のバッテリーモジュール全体が出力すべき総電圧値を保持するために、前記互いに連結された複数のバッテリーモジュールのうち平均値以下の電圧値を有するバッテリーモジュールが発生する場合、前記第２制御部から受信した前記制御信号に基づいて該バッテリーモジュールを除いたバッテリーモジュールの電圧を昇圧させる、請求項３に記載のブースタキットを含むバッテリー管理システム。
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