KR101393275B1 - 모듈 확장형 배터리 시스템 - Google Patents

모듈 확장형 배터리 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101393275B1
KR101393275B1 KR1020120106367A KR20120106367A KR101393275B1 KR 101393275 B1 KR101393275 B1 KR 101393275B1 KR 1020120106367 A KR1020120106367 A KR 1020120106367A KR 20120106367 A KR20120106367 A KR 20120106367A KR 101393275 B1 KR101393275 B1 KR 101393275B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
module
battery module
basic
expandable
Prior art date
Application number
KR1020120106367A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140043204A (ko
Inventor
정진범
이백행
신동현
송현식
김병훈
김태훈
이홍종
Original Assignee
자동차부품연구원
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 자동차부품연구원 filed Critical 자동차부품연구원
Priority to KR1020120106367A priority Critical patent/KR101393275B1/ko
Publication of KR20140043204A publication Critical patent/KR20140043204A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101393275B1 publication Critical patent/KR101393275B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/64—Constructional details of batteries specially adapted for electric vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00304—Overcurrent protection
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명은 모듈 확장형 배터리 시스템에 관한 것으로서, 차량 내 상시 탑재되어 근거리 운행에 적합한 일정 용량만을 확보한 기본 배터리에 추가적으로 장착 또는 분리가 가능한 확장형 배터리 모듈을 포함하는 모듈 확장형 배터리 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전장품, 기본 배터리 및 관리부를 포함하여 전기자동차에 상시 장착되며, 확장형 배터리 모듈과 전기적, 기계적으로 연결되는 기본 배터리 장치; 및 사용자의 운행조건에 적합한 형태로 배터리의 용량 구성을 변경할 수 있도록, 상기 기본 배터리 장치와 추가 장착 또는 분리되며, 기본 배터리 장치로부터 전송되는 제어신호에 따라 배터리 모듈의 충전 및 방전을 수행함으로써, 기본 배터리 장치로 에너지를 전달하는 확장형 배터리 모듈; 을 포함하되, 상기 기본 배터리 장치의 잔여 에너지양이 일정 값 이하로 낮아질 경우, 장착된 확장형 배터리 모듈의 순서에 따라 순차적으로 에너지를 상기 기본 배터리 장치에 전달하되, 기본 배터리 장치의 잔여 에너지양이 일정 값 이상인 경우, 장착된 확장형 배터리 모듈에서의 에너지 전달을 중단하는 것을 특징으로 한다.

Description

모듈 확장형 배터리 시스템{BATTERY SYSTEM FOR EXTENDING MODULES}
본 발명은 모듈 확장형 배터리 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 장거리 또는 단거리 운행 등의 사용자 운행조건에 적합한 형태로 전기자동차의 배터리 용량의 구성을 변경할 수 있는 기술에 관한 것이다.
전기자동차의 배터리 모듈 구조와 관련해서는, 한국공개특허 10-2001-0059433호(이하, '선행문헌') 외에 다수 출원 및 공개되어 있다.
선행문헌에 따른 구조는, 다수개의 배터리 셀을 서로 맞대어 배치하고, 그 양측으로 엔드 플레이트가 배치되며, 양측 엔드 플레이트를 밴드로 체결하여 이루어지는 전기자동차의 배터리 모듈 구조에 있어서, 상기 배터리 모듈 상부로부터 송풍기에 의해 공급되는 냉각공기를 상기 배터리 셀 사이에 공급하여 열 에너지를 방열하도록 상기 각각의 배터리 셀 사이에 다수개의 에어 플레이트를 개재하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
순수 전기자동차나 플러그인 하이브리드 전기자동차와 같이 차량 내 탑재된 배터리의 전기에너지로 구동되는 전기자동차는, 배터리의 전기에너지를 보다 많이 확보하기 위해 선행문헌과 같은 대용량의 배터리를 탑재하게 된다.
그러나, 실제적으로 사용자의 차량 운행 패턴이 항상 동일하지 않기 때문에 상황에 따라 요구되는 전기에너지 양에 차이가 있다.
예를 들면, 사용자가 빈번한 장거리 운행을 예정하고 있는 경우, 많은 전기에너지를 대용량 배터리에 저장하고 있어야 하지만, 이와는 달리 근거리 주행이 빈번하고 대부분 충전시스템과 연계가 가능하여 수시 충전이 가능한 경우에는 소 용량의 배터리에 저장된 전기에너지로만 운행하는 것이 가능하게 된다.
이와 같이 근거리 주행이 빈번한 차량이 필요 이상의 대용량 배터리를 상시 탑재하고 있는 것은 차량의 중량 증가로 이어져 연비(단위 에너지양에 대한 주행 거리)를 저하시키는 원인이 된다.
기존 전기자동차의 차량 내 상시 탑재된 배터리는 최대 주행거리 확보를 위해 상대적으로 무거운 대용량의 일체형 구조를 지니고 있어, 근거리 주행 시에는 오히려 필요 이상의 배터리 확보에 따른 중량증가로 연비가 저하되는 문제점을 지니고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 차량 내 상시 탑재되어 근거리 운행에 적합한 일정 용량만을 확보한 기본 배터리에 추가적으로 장착 또는 분리가 가능한 확장형 배터리 모듈을 포함하는 모듈 확장형 배터리 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 모듈 확장형 배터리 시스템에 관한 것으로서, 전장품, 기본 배터리 및 관리부를 포함하여 전기자동차에 상시 장착되며, 확장형 배터리 모듈과 전기적, 기계적으로 연결되는 기본 배터리 장치; 및 사용자의 운행조건에 적합한 형태로 배터리의 용량 구성을 변경할 수 있도록, 상기 기본 배터리 장치와 추가 장착 또는 분리되며, 기본 배터리 장치로부터 전송되는 제어신호에 따라 배터리 모듈의 충전 및 방전을 수행함으로써, 기본 배터리 장치로 에너지를 전달하는 확장형 배터리 모듈; 을 포함하되, 상기 기본 배터리 장치의 잔여 에너지양이 일정 값 이하로 낮아질 경우, 장착된 확장형 배터리 모듈의 순서에 따라 순차적으로 에너지를 상기 기본 배터리 장치에 전달하되, 기본 배터리 장치의 잔여 에너지양이 일정 값 이상인 경우, 장착된 확장형 배터리 모듈에서의 에너지 전달을 중단하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 사용자가 자신의 운전조건에 적합한 형태로 배터리 용량 구성을 변경할 수 있는 것으로, 본 발명에 따른 확장형 배터리 모듈은 타 확장형 배터리 모듈에 추가 또는 분리될 수 있는 구조, 예를 들어, 블록형태로서, 추가 또는 분리가 가능하도록 구성되어 있다.
이에 따라, 전기자동차의 1충전 주행거리를 다양하게 가져갈 수 있기 때문에, 최적화된 전기에너지의 사용이 가능하다.
또한, 상시 탑재된 기본 배터리의 전기에너지 잔여 용량이 작은 경우, 충분하게 충전된 확장형 배터리 모듈을 추가 장착하거나, 방전된 확장형 배터리 모듈을 충전된 다른 확장 모듈로 교체함으로써, 전체 배터리의 전기에너지 잔여 용량을 증대시킬 수 있기 때문에, 충전시스템을 통한 충전이 아니더라도 전기자동차의 주행거리를 어느 정도 확장할 수 있는 장점이 있다.
그리고, 기존 전기자동차는 전체 판매가에 일정량의 배터리 가격을 모두 포함하고 있어야 하지만, 확장형 구조의 배터리는 확장 모듈을 모두 포함하여 동일한 용량 구현이 이루어지면 되기 때문에, 사용자가 초기 전기자동차 구매 시, 기본 배터리 이외에 확장 모듈에 대해서는 적정한 수량만을 구매하여 사용할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 모듈 확장형 배터리 시스템을 개념적으로 도시한 전체 구성도.
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 확장형 배터리 모듈의 세부 구성을 보이는 일예시도.
본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 일실시예에 따른 모듈 확장형 배터리 시스템에 관하여 도 1 내지 도 2 를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 모듈 확장형 배터리 시스템(S)에 관한 전체 구성도이며, 도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 확장형 배터리 모듈의 세부 구성을 보이는 일예시도이다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 전기자동차에 상시 장착된 기본 배터리 장치(100) 및 기본 배터리 장치(100)에 전기적, 기계적으로 연결되어, 다수 추가 장착 또는 분리가 가능한 확장형 배터리 모듈(200)을 포함한다.
기본 배터리 장치(100)는 전기자동차에 상시 장착된 장치로서, 전장품(110) 및 기본 배터리(120) 및 관리부(130)를 포함하고 있다.
관리부(130)는 기본 배터리(120)에 대한 모니터링 및 관리, 배터리 시스템(S) 전반에 대한 제어를 기본으로 수행하며, 확장형 배터리 모듈(200)이 장착되는 경우, 장착된 확장형 배터리 모듈(200)의 배터리 상태 등에 관하여 측정된 모니터링 값을 수신하여 시스템(S) 전체의 잔여 에너지량을 산출하고, 이에 따른 확장형 배터리 모듈(200)에 대한 충전 및 방전 제어신호를 생성하여 해당 확장형 배터리 모듈(200)로 전송한다. 이때, 기본 배터리 장치(100)는 확장형 배터리 모듈(200)과 전기적, 기계적으로 연결될 수 있는 구조를 가진다.
확장형 배터리 모듈(200)은 사용자의 운행조건에 적합한 형태로 배터리의 용량 구성을 변경할 수 있도록, 기본 배터리 장치(100)와 추가 장착 또는 분리되며, 기본 배터리 장치(100)로부터 전송되는 제어신호에 따라 배터리 모듈의 충전 및 방전을 수행함으로써, 기본 배터리 장치(100)로 에너지를 전달하는 기능을 수행하는 바, 상기 도 2 에 도시된 바와 같이 배터리 모듈(210), 양방향 전력변환부(220) 및 모듈 관리부(230)를 포함한다.
구체적으로, 배터리 모듈(210)은 단일 또는 다수개의 배터리 셀과 케이블 및 전장품 등을 포함하고 있다.
양방향 전력변환부(220)는 기본 배터리(120)의 전압에 맞추어 추가 장착되는 확장형 배터리 모듈의 운용전압 범위를 조절하기 위한 것으로, 기본 배터리 링크전압(Link Votage)을 확장형 배터리 모듈이 받아들이거나 출력할 수 있도록, 내부 배터리 모듈(210)의 전압을 기본 배터리(120)의 전압으로 승압 또는 강압되도록 양방향(기본 배터리에서 배터리 모듈로, 또는 배터리 모듈에서 기본 배터리로) 전력변환을 수행한다.
또한, 양방향 전력변환부(220)는 기본 배터리 장치(100)의 관리부(130)와 모듈 관리부(230) 간의 송수신되는 제어신호에 따라, 즉, 기본 배터리 장치(100)로부터 제어신호를 수신한 모듈 관리부(230)의 제어에 따라, 배터리 모듈(210)의 충전 및 방전을 수행하고, 릴레이 혹은 반도체 스위치 등의 전장품을 지니고 있어, 확장형 배터리 모듈 보호를 위한 과전류 및 과전압의 유입 및 방출을 차단한다.
모듈 관리부(230)는 배터리 모듈(210)에 대한 지속적인 상태 모니터링 값을 측정하고, 측정된 모니터링 값을 기본 배터리 장치(100)의 관리부(130)로 전송한다.
구체적으로, 모듈 관리부(230)는 측정된 배터리 모니터링 값을 바탕으로, 양방향 전력변환부(220)를 통해 배터리 모듈(210)이 충전 및 방전되도록 제어하되, 기본 배터리 장치(100)의 관리부(130)로부터 충전 및 방전 제어신호가 수신될 경우, 수신된 제어신호에 따라 양방향 전력변환부(220)를 통해 배터리 모듈(210)이 충전 및 방전되도록 제어한다.
한편, 상기 도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 특징적인 일 양상에 따른 확장형 배터리 모듈(200)은 기본 배터리 장치(100)에 다수 추가 또는 분리될 수 있는 구조로서, 기본 배터리 장치(100)의 전기적 연결 구조에 대응되는 체결구조를 가진다. 또한, 타 확장형 배터리 모듈에 추가 또는 분리될 수 있는 구조, 예를 들어, 블록형태일 수 있다.
또한, 도 2 에 도시된 바와 같이 확장형 배터리 모듈(200)은 기본 배터리 링크전압(Link Votage)을 확장형 배터리 모듈이 받아들이거나 출력할 수 있는 제 1 연결구조(10), 기본 배터리 장치(100)를 통하거나, 차량에서 직접적으로 냉각을 위한 냉각수 또는 공기가 유입 및 방출될 수 있도록 하는 유로 형태의 제 2 연결구조(20), 및 모듈 관리부(230)를 통해 기본 배터리 장치(100) 또는 타 확장형 배터리 모듈(200)과 통신할 수 있는 제 3 연결구조(30)를 가진다.
이에 따라, 확장형 배터리 모듈(200)이 다수 개 추가될 경우, 제 1 확장형 배터리 모듈(200) 이후에, 추가된 제 2 ~ 제 n 확장형 배터리 모듈(200)은 직전에 추가된 확장형 배터리 모듈(200)을 통해 기본 배터리 장치(100)와 연결될 수 있다.
본 발명에서, 확장형 배터리 모듈을 장착한 상황에서, 전기자동차의 구동 및 가속에 따른 배터리의 방전과, 감속 시의 회생제동에 따른 충전은 기본 배터리 장치(200)에서 대부분 이루어지게 된다.
다만, 기본 배터리 장치(100)의 관리부(130)는 잔여 에너지양이 일정 값 이하로 낮아질 경우, 제 1 확장형 배터리 모듈(200)의 모듈 관리부(230)로 에너지 요청정보를 정보를 전송하고, 제 1 확장형 배터리 모듈(200)의 모듈 관리부(230)는 양방향 전력변환부(220)를 통해 기본 배터리 장치(100)로 에너지를 전달하도록 제어한다.
또한, 제 1 확장형 배터리 모듈(200)로부터 에너지를 전달받고 있는 상황임에도, 기본 배터리 장치(100)의 잔여 에너지양이 지속적으로 저하될 경우, 기본 배터리 장치(100)의 관리부(130)는 제 2 확장형 배터리 모듈(200)의 모듈 관리부(230)로 에너지 요청정보를 전송하고, 에너지 요청정보를 수신한 제 2 확장형 배터리 모듈(200)의 모듈 관리부(230)는 양방향 전력변환부(220)를 통해 기본 배터리 장치(100)로 에너지를 전달하도록 제어한다.
즉, 기본 배터리 장치(100)의 잔여 에너지양이 일정 값 이하로 낮아질 경우, 장착된 확장형 배터리 모듈(200)의 순서에 따라 순차적으로 에너지를 기본 배터리 장치(100)에 전달하는 것을 기본으로 하되, 기본 배터리 장치(100)의 잔여 에너지양이 일정 값 이상인 경우, 장착된 확장형 배터리 모듈(200)에서의 에너지 전달을 중단한다.
반대로, 확장형 배터리 모듈(200)이 장착된 상태로 전기자동차가 충전되는 경우, 우선적으로 기본 배터리 장치(100)를 충전하게 되며, 기본 배터리 장치(100)의 잔여 에너지량이 일정 값 이상으로 높아지면, 양방향 전력변환부(220)를 통해 확장형 배터리 모듈(200)로의 충전도 이루어진다.
다만, 차량 외부의 대용량 급속충전기를 이용하여 단시간 충전하는 경우, 충전 초기부터 확장형 배터리 모듈(200)로의 충전을 수행하며, 급속충전이 완료되는 시점과 동시에 확장형 배터리 모듈(200)의 충전도 종료되게 된다. 이 경우, 확장형 배터리 모듈(200)의 충전상태는 완전충전상태가 아닌 낮은 상태일 수 있다.
상술한 구성과 특징적인 기능을 갖는 본 발명의 일실시예에 따른 모듈 확장형 배터리 시스템은, 다양한 운영 전략에 따라 사용하는 것이 가능하며, 확장형 배터리 모듈의 용량 및 양방향 전력변환부의 전력용량에 따라 일부 진보된 형태의 제어전략 수립도 가능하다.
그러나, 본 실시예에서는 모든 상황에 대한 설명이 어려운 관계로, 기본 배터리 장치의 용량이 8kWh이고 각 확장형 배터리 모듈의 용량은 2kWh, 양방향 전력변환부는 2kW급, 모듈 확장은 최대 4개까지인 것으로 가정하고 전체 운영 전략에 대해 설명한다.
다만, 이는 하나의 예시로, 이와 다른 용량을 가지는 배터리 또는 양방향 전력변환부의 사용도 본 발명의 범위에 포함된다. 설명을 용이하게 하기 위해 모듈 확장형 배터리 시스템(S)을 가지는 해당 전기자동차는 1kWh당 8km 정도의 주행이 가능한 것으로 가정하며, 확장형 배터리 모듈(200)이 제거된 기본 배터리 장치(100)상태에서는 이보다 더 먼 거리 주행이 가능한 것으로 가정한다.
해당 전기자동차를 사용자가 사용함에 있어, 기본 배터리 장치(100)로 주행 가능한 약 60km 이내의 출/퇴근 운행 시에는 확장형 배터리 모듈(200)을 장착하지 않고 사용하고, 출/퇴근 장소에서 충전하여 사용함으로써, 배터리 감소에 따른 전체적인 중량 감소로 전기에너지의 효율적 사용을 극대화 한다. 그러나, 사용자가 출장 및 여행 등으로 인해 90km 정도 운행해야 하는 경우, 확장형 배터리 모듈을(200)을 2개 추가 장착하여 운행하고, 120km 이상의 거리를 운행해야 하는 경우, 4개의 확장형 배터리 모듈(200)을 모두 장착하여 운행함으로써 충분한 주행거리가 확보될 수 있도록 한다.
한편, 각각의 확장형 배터리 모듈(200)은 기본 배터리 장치(100)와 동일한 운용범위 및 통신인터페이스를 지니고 있으면 운용상 전혀 문제가 없기 때문에, 확장형 배터리 모듈(200) 내부의 배터리 및 양방향 전력변환부의 용량이나 구조, 재료 등은 중요하지 않다. 따라서, 타 사에서 제조한 확장 모듈이라 하더라도 규격화된 전압과 통신 프로토콜을 만족하며, 안전성이 보장된, 호환되는 구조의 확장형 배터리 모듈인 경우 사용이 가능하게 된다.
이는, 기존 전기자동차의 배터리가 특정 차량에 대해서는 특정 배터리사의 단일 구조 배터리만 사용되던 방식과는 달리, 안전성이 확보되고 규정을 만족하고 있다면 여러 회사의 배터리를 호환 사용할 수 있기 때문에 장기적으로는 배터리 가격의 저가화 및 운용성 확대에 기여할 수 있다.
본 발명에서는, 확장형 배터리 모듈(200) 내에 양방향 전력변환부를 포함하고 있는 것으로 설명하였으나, 차량에 장착된 기본 배터리 장치(100)가 내부 또는 차량 내부에 양방향 전력변환부를 기 보유하고, 확장형 배터리 모듈(200) 내에는 배터리 모듈과 모듈 관리부 등만을 보유한 형태의 구성도 가능하다. 이 경우, 확장형 배터리 모듈(200)에 양방향 전력변환부가 포함되지 않기 때문에 확장 모듈 자체의 가격적인 부담이 경감되고, 부피를 줄일 수 있는 장점이 있다. 본 발명에서는 이와 같이 양방향 전력변환부가 확장형 배터리 모듈이 아닌 별도 장착 또는 차량 내부에 기 장착되어 있는 경우도 포함한다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
S: 모듈 확장형 배터리 시스템
100: 기본 배터리 장치 200: 확장형 배터리 모듈
110: 전장품 120: 기본 배터리
130: 관리부 210: 배터리 모듈
220: 양방향 전력변환부 230: 모듈 관리부
10: 제 1 연결구조 20: 제 2 연결구조
30: 제 3 연결구조

Claims (8)

  1. 전장품(110), 기본 배터리(120) 및 관리부(130)를 포함하여 전기자동차에 상시 장착되며, 확장형 배터리 모듈(200)과 전기적, 기계적으로 연결되는 기본 배터리 장치(100); 및
    사용자의 운행 거리 조건에 기초하여 배터리의 용량 구성을 변경할 수 있도록, 상기 기본 배터리 장치(100)와 추가 장착 또는 분리되며, 기본 배터리 장치(100)로부터 전송되는 제어신호에 따라 배터리 모듈의 충전 및 방전을 수행함으로써, 기본 배터리 장치(100)로 에너지를 전달하는 확장형 배터리 모듈(200); 을 포함하되,
    상기 기본 배터리 장치(100)의 잔여 에너지양이 일정 값 이하로 낮아질 경우, 장착된 확장형 배터리 모듈(200)의 순서에 따라 순차적으로 에너지를 상기 기본 배터리 장치(100)에 전달하되, 기본 배터리 장치(100)의 잔여 에너지양이 일정 값 이상인 경우, 장착된 확장형 배터리 모듈(200)에서의 에너지 전달을 중단하는 것을 특징으로 하며,
    상기 확장형 배터리 모듈(200)은,
    단일 또는 다수개의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈(210);
    상기 기본 배터리(120)의 전압에 맞추어 추가 장착되는 확장형 배터리 모듈의 운용전압 범위를 조절하는 양방향 전력변환부(220); 및
    상기 배터리 모듈(210)에 대한 지속적인 상태 모니터링 값을 측정하고, 측정된 모니터링 값을 기본 배터리 장치(100)의 관리부(130)로 전송하는 모듈 관리부(230); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈 확장형 배터리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 관리부(130)는,
    상기 기본 배터리(120)에 대한 모니터링 및 관리, 배터리 시스템(S) 전반에 대한 제어를 수행하며, 확장형 배터리 모듈(200)이 장착되는 경우, 장착된 확장형 배터리 모듈(200)의 배터리에 관하여 측정된 모니터링 값을 수신하여 시스템 전체의 잔여 에너지량을 산출하고, 잔여 에너지량에 따른 확장형 배터리 모듈(200)에 대한 충전 및 방전 제어신호를 생성하여 해당 확장형 배터리 모듈(200)로 전송하는 것을 특징으로 하는 모듈 확장형 배터리 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 관리부(130)는,
    장착된 확장형 배터리 모듈(200)로부터 에너지를 전달받고 있는 상황임에도, 기본 배터리 장치(100)의 잔여 에너지양이 지속적으로 저하될 경우, 장착된 순서에 따라 다음 확장형 배터리 모듈(200)로 에너지 요청정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 모듈 확장형 배터리 시스템.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 양방향 전력변환부(220)는,
    기본 배터리 링크전압(Link Votage)을 확장형 배터리 모듈이 받아들이거나 출력할 수 있도록, 상기 배터리 모듈(210)의 전압을 기본 배터리(120)의 전압으로 승압 또는 강압되도록 양방향 전력변환을 수행하는 것을 특징으로 하는 모듈 확장형 배터리 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 양방향 전력변환부(220)는,
    상기 기본 배터리 장치(100)로부터 제어신호를 수신한 모듈 관리부(230)의 제어에 따라, 상기 배터리 모듈(210)의 충전 및 방전을 수행하고, 확장형 배터리 모듈 보호를 위한 과전류 및 과전압의 유입 및 방출을 차단하는 것을 특징으로 하는 모듈 확장형 배터리 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 모듈 관리부(230)는,
    측정된 배터리의 모니터링 값을 바탕으로, 상기 양방향 전력변환부(220)를 통해 배터리 모듈(210)이 충전 및 방전되도록 제어하되, 상기 기본 배터리 장치(100)로부터 충전 및 방전 제어신호가 수신될 경우, 수신된 제어신호에 따라 양방향 전력변환부(220)를 통해 배터리 모듈(210)이 충전 및 방전되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모듈 확장형 배터리 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 확장형 배터리 모듈(200)이 장착된 상태로 전기자동차가 충전되는 경우, 기본 배터리 장치(100)가 우선 충전되며, 상기 기본 배터리 장치(100)의 잔여 에너지량이 일정 값 이상으로 높아지면, 양방향 전력변환부(220)를 통해 확장형 배터리 모듈(200)로의 충전이 이루어지는 것을 특징으로 하는 모듈 확장형 배터리 시스템.
KR1020120106367A 2012-09-25 2012-09-25 모듈 확장형 배터리 시스템 KR101393275B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120106367A KR101393275B1 (ko) 2012-09-25 2012-09-25 모듈 확장형 배터리 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120106367A KR101393275B1 (ko) 2012-09-25 2012-09-25 모듈 확장형 배터리 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140043204A KR20140043204A (ko) 2014-04-08
KR101393275B1 true KR101393275B1 (ko) 2014-05-12

Family

ID=50651904

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120106367A KR101393275B1 (ko) 2012-09-25 2012-09-25 모듈 확장형 배터리 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101393275B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10023070B2 (en) 2016-10-05 2018-07-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Battery operating apparatus, auxiliary battery unit and battery control method

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016072822A1 (ko) * 2014-11-08 2016-05-12 이정용 전기 자동차등의 배터리
KR20170053071A (ko) * 2015-11-05 2017-05-15 현대자동차주식회사 차량용 배터리장치
KR102579924B1 (ko) * 2022-06-14 2023-09-18 비테스코 테크놀로지스 게엠베하 배터리 용량 증가 장치 및 그 제어 방법

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120075227A (ko) * 2010-12-28 2012-07-06 주식회사 포스코 전기 자동차용 언더 바디

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120075227A (ko) * 2010-12-28 2012-07-06 주식회사 포스코 전기 자동차용 언더 바디

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10023070B2 (en) 2016-10-05 2018-07-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Battery operating apparatus, auxiliary battery unit and battery control method

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140043204A (ko) 2014-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108068627B (zh) 过充电防止装置及方法
JP6419992B2 (ja) ハイブリッドエネルギー貯蔵モジュールシステム
KR101281066B1 (ko) 전기자동차용 하이브리드 배터리 시스템
CA2532410C (en) Vehicle charging, monitoring and control systems for electric and hybrid electric vehicles
CN103068620B (zh) 电动车辆
US9731616B2 (en) Railway vehicle system
US8532854B2 (en) Method and apparatus for managing multiple battery packs in a hybrid or electric vehicle
KR101388388B1 (ko) 전기자동차 및 그의 보조 배터리 충전방법
CN102934323B (zh) 用于对电池组充电的系统和方法
EP1223653A1 (en) Electric device and apparatus for charging battery unit, and method for charging and discharging
CN109204057A (zh) 一种多功能充电/储能系统、快速充电方法及电动车
US10000127B2 (en) Parallel charging and power supply system for pure electric vehicle
JP7140852B2 (ja) 補助バッテリーを備えたハイブリッドエネルギー貯蔵モジュールシステム
CN106887879B (zh) 电动型移动充电车对外供电系统及移动充电车
KR101393275B1 (ko) 모듈 확장형 배터리 시스템
CN106627188A (zh) 一种电动汽车增程系统
GB2550954A (en) Electric vehicle battery management apparatus and method
US20200062132A1 (en) Electric vehicle power supply system and power supply method
EP4210151A1 (en) Battery heating system, battery pack, and electric apparatus
JP2015146729A (ja) 電力供給装置、装着装置、電力供給方法
CN102673423B (zh) 一种双体电动汽车中的电池控制系统
KR101384877B1 (ko) 배터리 관리 시스템용 전원 장치 시스템
KR20210028991A (ko) 전기자동차의 보조배터리 운영 방법
CN219969459U (zh) 电池管理系统、电池组以及低空交通工具
CN220410306U (zh) 动力电池系统及电动车辆

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170412

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180406

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190325

Year of fee payment: 6