KR100954718B1 - 플러그인 하이브리드 전기자동차의 배터리 시스템 - Google Patents

플러그인 하이브리드 전기자동차의 배터리 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내연기관의 엔진과 배터리의 전원을 이용한 모터를 동력원으로 사용하는 플러그인 하이브리드 전기자동차(HEV; Hybrid Electric Vehicle)의 배터리 시스템에 관한 것으로,
종래에 있어서 하이브리드 전기자동차는 메인 배터리 시스템 외에 다른 배터리 시스템이 없었기 때문에 메인 배터리팩의 배터리 용량이 작을 경우 전기 에너지에 의해 주행되는 거리가 짧고, 엔진의 동력을 많이 사용하게 되므로 연비의 향상에 한계가 있었던 바,
메인 배터리팩에 외부 충전이 가능한 보조 배터리팩을 병렬로 추가 장착함으로써 배터리 용량을 증대시켜 엔진의 역할을 축소시키고 작은 배기량의 엔진을 사용하도록 하여 주행조건을 전기자동차로서의 주행거리를 더 크게 만들 수 있도록 한 것과, 보조 배터리팩을 외부 충전이 가능한 보조 배터리와; 보조 배터리에 접속되어 전력을 변환할 수 있도록 하는 DC/DC 컨버터와; 보조 배터리에 접속되어 방전된 보조 배터리를 충전할 수 있도록 하는 충전기와; 보조 배터리에 접속되어 보조 배터리 충전 또는 방전시 직렬로 연결된 배터리 에너지를 효율적으로 사용할 수 있도록 하는 배터리 관리 시스템(BMS; Battery Management System);로 구성한 것 등을 특징으로 하는 본 발명에 의하면 전체 배터리 용량을 증대할 수 있게 되며, 외부 충전이 가능한 보조 배터리팩을 병렬로 추가 장착함으로써 기존 하이브리드 전기자동차를 플러그인 하이브리드 전기자동차로 개조할 수 있게 되므로 엔진의 사 용을 최대한 억제할 수 있게 되어 연비를 향상시킬 수 있게 됨은 물론 배기가스의 배출량을 저감할 수 있게 되며, 엔진의 역할을 축소시키고 작은 배기량의 엔진을 사용하도록 하여 주행조건을 전기자동차로의 주행거리를 더 크게 만들어줄 수 있게 되는 등의 효과를 얻을 수 있게 된다.
플러그인 하이브리드 전기자동차, 메인 배터리팩, 보조 배터리팩, DC/DC 컨버터, 충전기, 배터리관리시스템(BMS)

Description

플러그인 하이브리드 전기자동차의 배터리 시스템 { a battery system for a plug-in Hybrid Electric Vehicle }
본 발명은 내연기관의 엔진과 배터리의 전원을 이용한 모터를 동력원으로 사용하는 하이브리드 전기자동차(HEV; Hybrid Electric Vehicle)에 관한 것으로, 더 자세하게는 메인 배터리팩에 외부 충전이 가능한 보조 배터리팩을 추가한 플러그인(Plug-in) 하이브리드 전기자동차의 배터리 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 하이브리드 전기자동차(HEV; Hybrid Electric Vehicle)는 내연기관의 엔진과 배터리의 전원을 이용한 모터를 동력원으로 사용한다.
종래에 있어서 하이브리드 전기자동차는 메인 배터리 시스템 외에 다른 배터리 시스템이 없었다.
따라서 메인 배터리팩의 배터리 용량이 작을 경우 전기 에너지에 의해 주행되는 거리가 짧고, 엔진의 동력을 많이 사용하게 되므로 연비의 향상에 한계가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 실정을 감안하여 안출한 것이며, 그 목적이 전체 배터리 용량을 증가시킴으로써 엔진의 사용을 최대한 억제하여 연비향상과 배기가스 배출 저감을 도모할 수 있도록 함은 물론 엔진의 역할을 축소시키고 작은 배기량의 엔진을 사용하도록 하여 주행조건을 전기자동차로의 주행거리를 더 크게 만들어줄 수 있도록 하는 플러그인 하이브리드 전기자동차의 배터리 시스템을 제공하는 데에 있는 것이다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 메인 배터리팩에 외부 충전이 가능한 보조 배터리팩을 접속하는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명의 플러그인 하이브리드 전기자동차의 배터리 시스템은 메인 배터리팩에 외부 충전이 가능한 보조 배터리팩을 병렬로 추가 장착함으로써 배터리 용량을 증대시켜 엔진의 역할을 축소시키고 작은 배기량의 엔진을 사용하도록 하여 주행조건을 전기자동차로서의 주행거리를 더 크게 만들 수 있도록 한 것이다.
본 발명에 있어서 보조 배터리팩은 외부 충전이 가능한 보조 배터리와; 보조 배터리에 접속되어 전력을 변환할 수 있도록 하는 DC/DC 컨버터와; 보조 배터리에 접속되어 방전된 보조 배터리를 충전할 수 있도록 하는 충전기와; 보조 배터리에 접속되어 보조 배터리 충전 또는 방전시 직렬로 연결된 배터리 에너지를 효율적으 로 사용할 수 있도록 하는 배터리 관리 시스템(BMS; Battery Management System);로 이루어진다.
본 발명에 있어서 배터리 관리 시스템(BMS)은 외부 충전이 가능한 보조 배터리 충전 또는 방전시 균등하지 못한 높은 전압을 갖고 있는 배터리 셀과 균등하지 못한 낮은 전압을 갖고 있는 배터리 셀을 균등 충전할 수 있도록 하여 배터리 에너지를 효율적으로 사용할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명에 있어서는 메인 배터리팩에 외부 충전이 가능한 보조 배터리팩을 추가 적용함으로써 전체 배터리 용량을 증대할 수 있게 되므로 엔진의 사용을 최대한 억제할 수 있게 되어 연비를 향상시킬 수 있게 됨은 물론 배기가스의 배출량을 저감할 수 있게 된다.
또한 본 발명에 의하면 하이브리드 전기자동차에 메인 배터리팩의 전기에너지는 물론 외부 충전이 가능한 보조 배터리팩의 전기에너지를 사용할 수 있도록 함으로써 엔진의 역할을 축소시키고 작은 배기량의 엔진을 사용하도록 하여 주행조건을 전기자동차로의 주행거리를 더 크게 만들어줄 수 있게 되는 등의 플러그인(Plug-in) 하이브리드 전기자동차의 효과를 얻을 수 있게 된다.
이하 본 발명의 구체적인 기술내용을 첨부도면에 의거하여 더욱 자세히 설명 하면 다음과 같다.
도 1에는 본 발명의 한 실시예의 개략 구성도가 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명의 한 실시예의 외부 충전이 가능한 보조 배터리 시스템 접속 상태도가 도시되어 있으며, 도 3에는 본 발명의 다른 실시예의 외부 충전이 가능한 보조 배터리 시스템 접속 상태도가 도시되어 있다.
도 1과 같이 본 발명의 플러그인 하이브리드 전기자동차의 배터리 시스템은 기존의 하이브리드 전기자동차용 메인 배터리팩(10)에 외부 충전이 가능한 보조 배터리팩(20)을 병렬로 추가 장착함으로써 배터리 용량을 증대시켜 엔진의 역할을 축소시키고 작은 배기량의 엔진을 사용하도록 하여 주행조건을 전기자동차로서의 주행거리를 더 크게 만들 수 있도록 한 것이다.
본 발명에 있어서 보조 배터리팩(20)은 외부 충전이 가능한 보조 배터리(21)와; 보조 배터리(21)에 접속되어 전력을 변환할 수 있도록 하는 DC/DC 컨버터(22)와; 보조 배터리(21)에 접속되어 방전된 보조 배터리(21)를 충전할 수 있도록 하는 충전기(23)와; 보조 배터리(21)에 접속되어 보조 배터리(21) 충전 또는 방전시 직렬로 연결된 배터리 에너지를 효율적으로 사용할 수 있도록 하는 배터리 관리 시스템(24, BMS; Battery Management System);로 이루어진다.
도면부호중 미설명부호 25는 플러그이다.
본 발명에 있어서 보조 배터리(21)는 충, 방전할 수 있는 2차 전지가 사용되며, 보조 배터리(21)의 플러스 단자(21a)와 마이너스 단자(21b)가 메인 배터리 시스템(10)의 메인 배터리(11)에 같이 연결된다.
그리고 DC/DC 컨버터(22)로 변환된 보조 배터리(21)의 전기에너지는 플러스 단자(21a)와 마이너스 단자(21b)를 통해 메인 배터리 시스템(10)에 전달된다.
본 발명에 있어서 보조 배터리(21)가 방전된 경우 충전기(23)를 통해 외부에서 AC 전원 또는 DC 전원을 충전시킬 수 있게 된다.
본 발명에 있어서 배터리 관리 시스템(24;BMS)은 보조 배터리(21) 충전 또는 방전시 균등하지 못한 높은 전압을 갖고 있는 배터리 셀과 균등하지 못한 낮은 전압을 갖고 있는 배터리 셀을 균등 충전할 수 있도록 하여 배터리 에너지를 효율적으로 사용할 수 있도록 하는 것으로, 도 3의 실시예의 경우 배터리 관리 시스템(24; BMS)이 셀 단위 보조 배터리(21c)와 모듈단위 보조 배터리(21m)를 함께 관리할 수 있도록 되어 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 있어서는 메인 배터리 팩의 사용과 함께 그에 병렬로 연결된 외부 충전이 가능한 보조 배터리팩의 전기에너지를 사용할 수 있게 되어 배터리 용량을 증대시킬 수 있게 되며, 배터리 팩 전체적인 에너지 효율 및 용량을 증대시켜 기존의 하이브리드 전기자동차를 플러그인 하이브리드 전기자동차로 개조할 수 있게 되며, 의 연비 향상과 정숙성, 배기가스 저감 등을 도모할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 한 실시예의 개략 구성도
도 2는 본 발명의 한 실시예의 외부 충전이 가능한 보조 배터리 시스템 접속 상태도
도 3은 본 발명의 다른 실시예의 외부 충전이 가능한 보조 배터리 시스템 접속 상태도
< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 >
10 : 메인 배터리팩 11 : 메인 배터리
20 : 보조 배터리팩 21 : 보조 배터리
22 : DC/DC 컨버터 23 : 충전기
24 : 배터리관리시스템

Claims (3)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 내연기관의 엔진과 메인 배터리팩의 전원을 이용한 모터를 동력원으로 사용하는 기존 하이브리드 전기자동차를 플러그인 하이브리드 전기자동차로 개조할 수 있도록 하는 배터리 시스템을 구성함에 있어서, 메인 배터리팩(10)에 외부 충전이 가능한 보조 배터리팩(20)을 병렬로 추가 장착하고, 상기 보조 배터리팩(20)을 외부 충전이 가능한 보조 배터리(21)와; 보조 배터리(21)에 접속되어 전력을 변환할 수 있도록 하는 DC/DC 컨버터(22)와; 보조 배터리(21)에 접속되어 방전된 보조 배터리(21)를 충전할 수 있도록 하는 충전기(23)와; 보조 배터리(21)에 접속되어 보조 배터리(21) 충전 또는 방전시 직렬로 연결된 배터리 에너지를 효율적으로 사용할 수 있도록 하는 배터리 관리 시스템(24, BMS; Battery Management System);으로 구성하되, 배터리 관리 시스템(24; BMS)이 셀 단위 보조 배터리(21c)와 모듈단위 보조 배터리(21m)를 함께 관리할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 플러그인 하이브리드 전기자동차의 배터리 시스템.
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