KR101553713B1 - 전력공급 중단 시 배터리셀 상태 정보를 저장하도록 구성되는 에너지 저장장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 전력 공급 중단 시 배터리셀 상태 정보를 저장하도록 구성되는 에너지 저장장치는 복수 개의 배터리셀들이 적층되어 형성되는 배터리팩모듈과, 상기 배터리팩모듈 내의 개별 배터리셀들에 접속되는 셀선택스위치모듈과, 상기 배터리셀들을 충전시키기 위한 충전모듈부와, 배터리부로부터 출력되는 전력을 조절하기 위한 방전조절부와, 상기 방전조절부로부터의 전력을 외부의 장치로 전달하기 위한 출력포트부와, 상기 배터리셀들에 접속되는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는 상기 배터리셀들의 상태를 저장하기 위한 메모리부를 포함하며, 상기 배터리셀들에 대한 외부 전력 공급이 중단되는 경우, 상기 배터리셀들의 전력을 이용하여 상기 배터리셀들의 상태를 상기 메모리부에 저장하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의해, 정전 등의 예기치 못한 전력 공급 중단 시 저장된 배터리셀들의 상태 정보를 이용하여 전력 공급 중단의 원인 규명에 이용할 수 있다.

Description

전력공급 중단 시 배터리셀 상태 정보를 저장하도록 구성되는 에너지 저장장치{ENERGY STORAGE DEVICE MEMORIZING STATE DATA OF BATTERY CELL WHEN SUPPLYING OF ELECTRIC POWER STOP}

본 발명은 에너지 저장장치에 관한 발명으로서, 보다 상세하게는 에너지 저장장치에 대한 전력 공급이 중단되는 경우에 배터리셀들의 상태 정보를 저장하도록 구성됨으로써, 예기치 못한 정전 등의 상황에서 전력 공급이 중단된 원인 규명에 이용될 수 있도록 구성되는 전력공급 중단 시 배터리셀 상태 정보를 저장하도록 구성되는 에너지 저장장치에 관한 발명이다.

에너지 저장장치로서의 배터리팩은 복수 개의 배터리셀들을 직렬로 연결하여 구성되며, 휴대가능한 특성으로 인해 야외의 LED 조명, 휴대폰 충전, 노트북 충전 및 각종의 다양한 생활가전 장치들에 대한 전력 공급장치로써 이용된다.

상기 에너지 저장장치로서의 배터리팩에 포함되는 배터리로서는 최근 리튬 배터리가 주로 이용되는데, 상기 리튬 배터리는 액체 전해질을 이용하는 리튬 이온 배터리와 고체 폴리머를 이용하는 리튬 폴리머 배터리가 있다.

상기 배터리팩은 리튬이온 배터리를 복수 개 직렬 연결하여 하나의 팩의 형태로 구성하여 이용된다.

각종 생활가전 장치들에 이용되는 에너지 저장장치는 복수 개의 출력포트부를 마련하여, 각 포트에 연결되는 장치들에 개별적으로 전원을 공급한다.

상기 에너지 저장장치에서는 배터리팩 내에 포함되는 배터리셀들의 상태가 소정의 시간 간격으로 감지되어 제어부로 전송되며, 예를 들어 셀 전압, 셀 온도 등의 상태 정보를 상기 제어부가 전달받아 이를 이용하여 각 배터리셀들의 충전 및 방전을 제어하도록 구성된다.

그런데, 에너지 저장장치의 이용 중 정전 등의 예기치 못한 전력 공급 중단 상황이 발생되는 경우에는, 전력 공급이 중단되는 순간의 배터리셀 상태 정보가 저장되지 않아 전력 중단 상황의 원인을 파악할 수 없는 한계가 있었다.
상기와 같은 에너지 저장장치에 관련된 선행기술 문헌으로서는 공개특허공보 제 10-2012-0090425 호(발명의 명칭: 배터리 진단 및 재생을 통해 배터리의 수명을 연장할 수 있는 전력 저장 및 공급 장치) 등이 있다.

본 발명의 목적은, 정전 등의 예기치 못한 전력 공급 중단 시 중단되는 순간의 배터리셀들의 상태 정보를 저장하도록 구성됨으로써, 전력 공급 중단의 원인 규명에 이용될 수 있도록 구성되는 전력 공급 중단 시 배터리셀 상태 정보를 저장하도록 구성되는 에너지 저장장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전력 공급 중단 시 배터리셀 상태 정보를 저장하도록 구성되는 에너지 저장장치는 복수 개의 배터리셀들이 적층되어 형성되는 배터리팩모듈과, 상기 배터리팩모듈 내의 개별 배터리셀들에 접속되는 셀선택스위치모듈과, 상기 배터리셀들을 충전시키기 위한 충전모듈부와, 배터리부로부터 출력되는 전력을 조절하기 위한 방전조절부와, 상기 방전조절부로부터의 전력을 외부의 장치로 전달하기 위한 출력포트부와, 상기 배터리셀들에 접속되는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는 상기 배터리셀들의 상태를 저장하기 위한 메모리부를 포함하며, 상기 배터리셀들에 대한 외부 전력 공급이 중단되는 경우, 상기 배터리셀들의 전력을 이용하여 상기 배터리셀들의 상태를 상기 메모리부에 저장하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 충전모듈부는 서로 다른 두 가지 이상 전압의 전력을 입력받도록 구성된다.

여기서, 상기 출력포트부에 연결되어 상기 출력포트부에 인가되는 부하를 판단하기 위한 부하판단모듈부를 포함할 수 있다.

한편, 상기 출력포트부는 복수 개의 출력포트들을 포함하며, 상기 부하판단모듈부는 상기 출력포트부의 출력포트들에 각각 접속되는 부하판단부를 포함하며, 상기 부하판단모듈부에 의해 상기 출력포트에 부하가 연결되지 않은 것으로 판단될 경우, 상기 방전조절부와 출력포트 간의 전기적 접속을 해제하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 배터리셀들에 대한 외부 전력 공급이 중단되는 경우, 상기 메모리부에는 전력 공급 중단 당시의 상기 배터리셀들의 전압 또는 온도 또는 전류량 중의 하나 이상의 데이터를 저장하도록 구성될 수 있다.

본 발명에 의해, 정전 등의 예기치 못한 전력 공급 중단 상황 발생 시 저장된 배터리셀들의 상태 정보를 이용하여 전력 공급 중단의 원인 규명에 이용할 수 있다.

첨부의 하기 도면들은, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 이해시키기 위한 것이므로, 본 발명은 하기 도면에 도시된 사항에 한정 해석되어서는 아니 된다.
도 1 은 본 발명에 따른 전력 공급 중단 시 배터리셀 상태 정보를 저장하도록 구성되는 에너지 저장장치의 구성도이며,
도 2 는 전력 공급 중단 시 상기 에너지 저장장치의 제어 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하기로 한다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어는 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니되며, 발명자는 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절히 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 존재할 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1 은 본 발명에 따른 전력 공급 중단 시 배터리셀 상태 정보를 저장하도록 구성되는 에너지 저장장치의 구성도이며, 도 2 는 전력 공급 중단 시 상기 에너지 저장장치의 제어 흐름도이다.

본 발명에 따른 전력 공급 중단 시 배터리셀 상태 정보를 저장하도록 구성되는 에너지 저장장치는 복수 개의 배터리셀(C1, C2...Cn)들이 적층되어 형성되는 배터리팩모듈(10)과, 상기 배터리팩모듈(10) 내의 개별 배터리셀(C1, C2...Cn)들에 접속되는 셀선택스위치모듈(20)과, 상기 배터리셀(C1, C2...Cn)들을 충전시키기 위한 충전모듈부(60)와, 배터리부(50)로부터 출력되는 전력을 조절하기 위한 방전조절부(70)와, 상기 방전조절부(70)로부터의 전력을 외부의 장치로 전달하기 위한 출력포트부(80)와, 상기 배터리셀(C1, C2...Cn)들에 접속되는 배터리제어부(30)를 포함하며, 상기 배터리제어부(30)는 상기 배터리셀들의 상태를 저장하기 위한 메모리부를 포함하며, 상기 배터리셀(C1, C2...Cn)들에 대한 외부 전력 공급이 중단되는 경우, 상기 배터리셀(C1, C2...Cn)들의 전력을 이용하여 상기 배터리셀들의 상태를 상기 메모리부에 저장하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 배터리셀(C1, C2...Cn)들은 셀피시비모듈(25)에 의해 전기적으로 연결되며, 상기 셀피시비모듈(25)은 상기 배터리셀(C1, C2...Cn)들의 단자부에 결합되어 직렬의 연결상태로 상기 배터리셀(C1, C2...Cn)들을 연결함으로써, 전체 배터리팩모듈(10)에 의해 전력을 발생하도록 구성된다.

상기 셀피시비모듈(25)은 셀선택스위치모듈(20)과 제어부(30) 등을 포함하여 피시비 기판의 형태로 구성되며, 핀커넥터 등을 통해 배터리셀(C1, C2...Cn)들과 전기적으로 연결된다.

상기 셀선택스위치모듈(20)은 개별 배터리셀(C1, C2...Cn)들을 상기 제어부(30)와 선택적으로 연결시킴으로써, 개별 배터리셀들(C1, C2...Cn)에 대한 충전 시 과충전으로 인한 과열 또는 폭발 등을 방지하도록 구성된다.

상기 제어부(30)는 전체 배터리팩모듈(10)의 충전 및 방전을 제어하는 구성으로서, 개별 배터리셀들(C1, C2...Cn)의 온도 및 전압 등을 감지하고 충방전 시의 전압을 조절한다.

상기 제어부(30)는 전체 배터리셀들을 제어하기 위한 셀제어부와, 제어알고리즘 및 배터리셀들의 상태값을 저장하기 위한 메모리부와, 배터리셀들(C1, C2...Cn)의 전압을 감지하기 위한 셀전압감지부 및 상기 배터리셀들(C1, C2...Cn)의 전압을 조절하기 위한 전압조절부를 포함한다.

이외에도 상기 제어부(30)는 개별 배터리셀들의 온도 및 전류량 등을 감지하기 위한 온도감지부와 전류량감지부, 상기 배터리셀들(C1, C2...Cn)에 과부하가 인가되는 것을 방지하기 위한 과부하방지부 및 전체 셀들 간의 단락을 방지하기 위한 단락방지부 등을 포함하여 구성된다.

상기 충전모듈부(60)는 외부의 전력원으로부터 상기 배터리팩모듈(10)을 충전시키는 전력을 입력받기 위한 구성으로서, 12V, 20V, 또는 24V 와 같은 서로 다른 두 가지 이상의 전압 전력을 입력받을 수 있는 입력부 1(61) 과 입력부 2(63) 를 포함하여 구성된다.

예를 들어, 상기 입력부 1(61)을 통해서는 차량의 시거잭을 통해 12V 또는 24V 의 전력을 입력받도록 하고, 상기 입력부 2(63)를 통해서는 일반 상용 전원을 통해 20V 전력을 입력받도록 구성할 수 있다.

상기 입력부 1(61) 또는 입력부 2(63)를 통해 전력이 공급될 경우, 공급되는 전력의 종류에 따라 스위치부(62)를 통해 선택적으로 전압조절부 1(66)로 공급된다.

상기 전압조절부 1(66)에서는 상기 입력부 1(61) 또는 입력부 2(63)를 통해 입력되는 전력을 상기 배터리셀들의 충전에 적절한 소정의 전압으로 조절하여, 상기 배터리부(50)로 공급한다.

상기 방전조절부(70)는 복수 개의 전압조절부 2 들(1, 2, ...n)을 포함하여 구성되며, 상기 전압조절부 2 는 상기 출력포트부(80) 내의 출력포트들(1, 2,...n)과 각각 접속된다.

그리하여, 상기 전압조절부 2 에 의해 배터리부(50)로부터 공급되는 전력을 상기 출력포트를 통해 출력되는 소정의 전압으로 변환한다.

여기서, 상기 출력포트부(80)의 각 출력포트에는 부하판단모듈부(90)의 부하판단부들이 각각 접속될 수 있다.

상기 부하판단부는 소정의 기준 전압과 상기 출력포트에 인가되는 인가전압을 비교하여, 상기 출력포트에 외부장치가 연결되었는지의 여부를 판단한다.

그리하여, 상기 출력포트에 인가되는 인가전압이 소정의 기준 전압 이상일 경우 상기 출력포트에 외부장치가 연결된 것으로 판단하며, 이때 상기 제어부(30)는 외부장치가 연결된 것으로 판단된 출력포트만을 Enable 시키고, 외부장치가 연결되지 않은 것으로 판단되는 출력포트에 대해서는 Disable 시켜, 외부장치가 연결되지 않은 출력포트에 전류가 흐르는 것을 원천적으로 차단하도록 구성된다.

여기서, 상기와 같이 외부장치가 연결되지 않은 것으로 판단되는 출력포트를 Disable 시키는 방식으로는, 에프이티(FET)스위치를 통해 상기 전압조절부 2 와 출력포트간의 접속을 원천적으로 해제하거나, 상기 출력포트를 구성하는 회로부 내의 도입부에 에프이티(FET) 스위치를 마련함으로써, 상기 출력포트 내의 회로부로 전류가 흐르는 것을 차단하도록 구성될 수도 있다.

상기 배터리셀(C1, C2...Cn)들에 접속되는 제어부(30)는 상기 배터리셀들의 상태를 저장하기 위한 메모리부를 포함하며, 상기 메모리부에는 상기 온도감지부 및 셀전압감지부 등에 의해 감지된 상기 배터리셀(C1, C2...Cn)들의 상태값 및 상기 셀제어부에서 상기 배터리셀(C1, C2...Cn)들에 전송된 제어데이터들이 저장된다.

한편, 도 2 는 전력 공급 중단 시 상기 에너지 저장장치의 제어 흐름도로서, 도 2 를 참조하여 전력 공급 중단 시 에너지 저장장치의 제어 흐름을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 충전모듈부(60)를 통해 외부의 전력이 정상적으로 공급되는 경우에는, 상기 제어부(30)에 의해 각 배터리셀(C1, C2...Cn)들의 충방전을 제어하게 된다(단계 10).

상기와 같은 정상적인 전력 공급 상황에서는 상기 각종 감지부들을 통해 배터리셀(C1, C2...Cn)의 온도, 전압, 전류 및 상기 배터리셀(C1, C2...Cn)들의 충방전을 제어하기 위한 제어데이터 등을 감지하여 상기 메모리부에 저장한다.

그런데, 정전 등의 상황에 의해 상기 배터리셀(C1, C2...Cn)들에 대한 외부 전력 공급이 갑자기 중단되는 경우(단계 20), 상기 배터리셀(C1, C2...Cn)들의 전력을 이용하여 상기 배터리셀들의 상태값 및 상기 제어데이터를 상기 메모리부에 저장하도록 구성된다(단계 30).

즉, 정전 등의 상황에 의해 비의도적으로 상기 배터리셀(C1, C2...Cn) 및 메모리부에 대한 전력 공급이 중단되는 경우에도, 예를 들어 0.1 초 내지 1 초와 같은 미리 지정된 시간동안 상기 배터리셀(C1, C2...Cn)로부터 상기 제어부에 전력이 공급되도록 하되, 전력 공급이 중단되는 그 순간에 상기 배터리셀(C1, C2...Cn)들로부터 감지된 전압, 온도, 잔류 전류량 등의 각종 상태값 및 제어데이터들을 상기 메모리부에 저장하도록 구성된다.

그리하여, 정전 등의 상황이 발생되는 순간의 각종 상태값 및 제어데이터들을 판독함으로써, 예기치 못한 전력 공급 중단 상황 발생 시 저장된 배터리셀들의 상태값 및 제어데이터를 이용하여 전력 공급 중단의 원인 규명에 이용할 수 있다.

이상, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 기술적 사상은 이러한 것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 본 발명의 기술적 사상과 하기 될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 실시가 가능할 것이다.

10: 배터리팩모듈
20: 셀선택스위치모듈
25: 셀피시비모듈
30: 제어부
50: 배터리부
60: 충전모듈부
70: 방전조절부
80: 출력포트부
90: 부하판단모듈부

Claims (5)

1. 복수 개의 배터리셀들이 적층되어 형성되는 배터리팩모듈과;
   상기 배터리팩모듈 내의 개별 배터리셀들에 접속되는 셀선택스위치모듈과;
   상기 배터리셀들을 충전시키기 위한 충전모듈부와;
   상기 배터리팩모듈로부터 출력되는 전력을 조절하기 위한 방전조절부와;
   상기 방전조절부로부터의 전력을 외부의 장치로 전달하기 위한 출력포트부와;
   상기 배터리셀들에 접속되는 제어부를 포함하며,
   상기 제어부는 상기 배터리셀들의 상태를 저장하기 위한 메모리부를 포함하며,
   상기 배터리셀들에 대한 외부 전력 공급이 중단되는 경우,
   상기 배터리셀들의 전력을 이용하여 상기 배터리셀들의 상태값을 상기 메모리부에 저장하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전력 공급 중단 시 배터리셀 상태 정보를 저장하도록 구성되며,
   상기 충전모듈부는 서로 다른 두 가지 이상 전압의 전력을 입력받도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전력 공급 중단 시 배터리셀 상태 정보를 저장하도록 구성되는 에너지 저장장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 출력포트부에 연결되어 상기 출력포트부에 인가되는 부하를 판단하기 위한 부하판단모듈부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 공급 중단 시 배터리셀 상태 정보를 저장하도록 구성되는 에너지 저장장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 출력포트부는 복수 개의 출력포트들을 포함하며,
   상기 부하판단모듈부는 상기 출력포트부의 출력포트들에 각각 접속되는 부하판단부를 포함하며,
   상기 부하판단모듈부에 의해 상기 출력포트에 부하가 연결되지 않은 것으로 판단될 경우, 상기 방전조절부와 출력포트 간의 전기적 접속을 해제하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전력 공급 중단 시 배터리셀 상태 정보를 저장하도록 구성되는 에너지 저장장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 배터리셀들에 대한 외부 전력 공급이 중단되는 경우,
   상기 메모리부에는 전력 공급 중단 당시의 상기 배터리셀들의 전압 또는 온도 또는 전류량 중의 하나 이상의 데이터를 저장하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전력 공급 중단 시 배터리셀 상태 정보를 저장하도록 구성되는 에너지 저장장치.
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