KR101610527B1 - 이동식 배터리 방전 장치 및 이의 제어 방법 - Google Patents

이동식 배터리 방전 장치 및 이의 제어 방법 Download PDF

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이재훈
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 이동식 배터리 방전 장치는, 폐기 배터리와 연결되어 상기 폐기 배터리 내의 전기 에너지를 방전하는 방전 모듈; 상기 폐기 배터리와 연결되어 상기 폐기 배터리 내의 전기 에너지를 변환하여 출력 에너지를 생성하는 컨버터; 상기 출력 에너지를 충전용 에너지로 변환하는 충전기; 상기 충전용 에너지를 입력받아 충전되는 내장 배터리; 및 상기 컨버터 또는 충전기를 제어하여 상기 내장 배터리의 충전을 수행하는 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

이동식 배터리 방전 장치 및 이의 제어 방법{Mobile battery discharging apparatus and Method for controlling the same}
본 발명은 배터리 방전 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 이동식으로 고전압 배터리의 폐기 및 재활용시 전기 안전성을 확보하고 방전 시간을 단축시키는 이동식 배터리 방전 장치 및 이의 제어 방법에 대한 것이다.
또한, 본 발명은 부피 및 중량을 줄여 이동이 가능하도록 한 이동식 배터리 방전 장치 및 이의 제어 방법에 대한 것이다.
일반적으로, 가솔린이나 중유를 주 연료로 사용하는 내연 엔진을 이용하는 자동차는 대기오염 등 공해 발생에 심각한 영향을 주고 있다. 따라서, 최근에는 공해 발생을 줄이기 위하여, 전기 자동차 또는 하이브리드(Hybrid) 자동차의 개발에 많은 노력을 기울이고 있다.
특히, 전기 자동차는 배터리(Battery)에서 출력되는 전기 에너지에 의해 동작하는 배터리 엔진을 이용하는 자동차이다. 이러한 전기 자동차는 충, 방전이 가능한 다수의 배터리 셀(cell)이 하나의 팩(pack)으로 형성된 배터리를 주동력원으로 이용하기 때문에 배기가스가 전혀 없으며 소음이 아주 작은 장점이 있다.
나아가서 고용량, 고출력을 요하는 HEV(Hybrid Electric Vehicle) 또는 PHEV(Plug- in Hybrid Electric Vehicle) 등에 사용되는 배터리는 고용량, 고출력을 요하므로 개별 셀의 직렬 또는 병렬의 연결에 의해 팩 또는 모듈 단위로 구성된다.
그런데, 이러한 배터리의 경우 사용후에 처리가 문제된다. 배터리를 방전하는 방전 장치가 보급되지 않은 폐차장이나 배터리 재활용 업체에서 배터리 처리가 문제된다. 즉, 전기 안전성 확보를 위해 고전압 배터리를 방전시켜야 할 경우 반드시 차량에서 배터리를 사전에 탈거하여야 하며, 탈거 후 염수에 담가 방전해야 한다.
하지만 염수에 담가 방전할 경우 염수의 제작 및/또는 관리가 불편하고 방전 시 커다란 수조, 호이스트, 지게차 등이 필요하여 작업성이 좋지 않다는 단점이 있다.
또한, 방전 중 유해 가스와 폐수가 발생하며, 배터리가 염수에 의해 부식되어 방전 후 배터리의 재활용 가치가 떨어지게 된다. 그리고 염수 침수 방전은 전기 분해를 이용한 방전 방법이므로 배터리 내 남은 전기 에너지도 재사용할 수 없다.
또한, 염수 방전 중 배터리의 전압 등을 계측할 수 없어 방전 종료 시점을 알 수 없으며 작업자들은 확실한 방전을 위해 폐기할 배터리를 최소 8시간 이상 염수에 담그게 된다.
이와 달리, 방전 장치가 있더라도, 대형 방전 장치로서 부피가 크고 고중량이며 이동이 불가능한 고정식 장치다. 또한, 가격도 고가라는 단점이 있다.
1. 한국공개특허번호 제10-2014-0038341호 2. 한국공개특허번호 제10-2012-0135295호
본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 배터리의 폐기 및 재활용시 이동이 가능하면서도 전기 안전성을 확보하도록 배터리내 전기 에너지를 방전하거나 재활용할 수 있는 이동식 배터리 방전 장치 및 이의 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 부피 및 중량이 작아 고정 설치가 아닌 이동이 가능한 이동식 배터리 방전 장치 및 이의 제어 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
본 발명의 일측면은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해, 배터리의 폐기 및 재활용시 이동이 가능하면서도 전기 안전성을 확보하도록 배터리내 전기 에너지를 방전하거나 재활용할 수 있는 이동식 배터리 방전 장치를 제공한다.
상기 이동식 배터리 방전 장치는,
폐기 배터리와 연결되어 상기 폐기 배터리 내의 전기 에너지를 방전하는 방전 모듈;
상기 폐기 배터리와 연결되어 상기 폐기 배터리 내의 전기 에너지를 변환하여 출력 에너지를 생성하는 컨버터;
상기 출력 에너지를 충전용 에너지로 변환하는 충전기;
상기 충전용 에너지를 입력받아 충전되는 내장 배터리; 및
상기 컨버터 또는 충전기를 제어하여 상기 내장 배터리의 충전을 수행하는 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이때, 상기 제어기는 센서를 이용하여 센싱되는 상기 폐기 배터리의 전기 에너지의 변화에 따라 고전압, 중전압 및 저전압의 3대역으로 나누어 충전 또는 방전을 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 컨버터는, 고전압하에서만 구동하는 제 1 컨버터; 및 중전압하에서만 구동하는 제 2 컨버터;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 이동식 배터리 방전 장치는, 상기 제 1 컨버터 또는 제 2 컨버터를 상기 폐기 배터리와 선택적으로 연결하는 제 1 스위칭부; 및 상기 제 1 컨버터 또는 제 2 컨버터를 상기 충전기와 선택적으로 연결하는 제 2 스위칭부;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 컨버터는, 저전압하에서는 구동하지 않는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 고전압는 DC 135V 내지 400V이고, 중전압은 DC 72V 내지 135V이고, 저전압은 DC 72V 내지 0V인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 방전 모듈은 다수의 열소진 저항으로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 이동식 배터리 방전 장치는, 상기 충전기에 전원을 공급하여 내장 배터리를 충전하는 전원 공급부;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 이동식 배터리 방전 장치는, 상기 방전되는 전기 에너지를 재사용하기 위해 외부 인버터와 연결하는 인버터 단자;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 이동식 배터리 방전 장치는, 상기 방전시 상기 방전 모듈에서 발생하는 열을 냉각하는 방열팬;을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 이동식 배터리 방전 장치는, 차량에 배치된 배터리의 전기 에너지를 차상 방전으로 방전하기 위해 상기 차량의 BMS(Battery Management System)와 상기 제어기를 연결하는 CAN(Controller Area Network) 통신부;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 센서는 전류 센서 또는 전압 센서인 것을 특징으로 할 수 있다.
다른 한편으로, 본 발명의 다른 일측면은, 폐기 배터리를 이동식 방전 장치에 연결하는 연결 단계; 방전 모듈이 폐기 배터리 내의 전기 에너지를 방전함에 따라 상기 폐기 배터리와 연결되는 컨버터가 상기 폐기 배터리 내의 전기 에너지를 변환하여 출력 에너지를 생성하는 출력 에너지 생성 단계; 충전기가 상기 출력 에너지를 충전용 에너지로 변환하는 충전용 에너지 변환 단계; 제어기가 상기 컨버터 또는 충전기를 제어하는 제어 단계; 및 상기 제어기의 제어에 따라 내장 배터리가 상기 충전용 에너지를 입력받아 충전하는 충전 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 배터리 방전 장치의 제어 방법을 제공한다.
또한, 상기 출력 에너지 생성 단계는, 상기 제어기가 센서를 이용하여 센싱되는 상기 폐기 배터리의 전기 에너지를 고전압으로 판단하여 충전 또는 방전을 수행하는 단계; 고전압으로 판단된 이후 상기 폐기 배터리의 전기 에너지의 변화에 따라 중전압인지를 판단하여 충전 또는 방전을 수행하는 단계; 및 중전압으로 판단된 이후 상기 폐기 배터리의 전기 에너지의 변화에 따라 저전압으로 판단하여 충전 또는 방전을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제어 방법은, 상기 연결 단계 이전에, 전원 공급부가 상기 충전기에 전원을 공급하여 내장 배터리를 충전하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제어 방법은, 외부 인버터와 연결하는 인버터 단자를 이용하여 상기 방전되는 전기 에너지를 재사용을 위해 출력하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제어 방법은, 상기 방전시 방열팬을 이용하여 상기 방전 모듈에서 발생하는 열을 냉각하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제어 방법은, CAN(Controller Area Network) 통신을 이용하여 차량의 BMS(Battery Management System)와 상기 제어기를 연결하여 차상 방전을 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 제어기의 제어에 의해 최대 3kW의 전력이 방출되므로 배터리 폐기시 전기 안전성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 효과로서는 충전기를 통해 폐기되는 배터리의 내부 전기를 내장 배터리에 충전하므로 전기 에너지의 재활용이 가능하다는 점을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 최대 3kW의 전력이 방출되므로 방전 시간이 단축된다는 점, 염수 침전 방전 방식을 사용하지 않아도 되므로 방전시 유해 가스 및 폐수의 발생을 방지할 수 있다는 점, 전원을 연결하기만 하면 되므로 방전 작업이 간편하다는 점등을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 부피 및 중량이 감소되어 이동이 가능하다는 점을 들 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이동식 배터리 방전 장치(100)의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이동식 배터리 방전 장치의 제어 과정을 보여주는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 차상 방전을 수행하는 개념도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다.
제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 이동식 배터리 방전 장치 및 이의 제어 방법을 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이동식 배터리 방전 장치의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 이동식 배터리 방전 장치(100)는, 폐기 배터리(10)와 연결되어 상기 폐기 배터리(10) 내의 전기 에너지를 방전하는 방전 모듈(140), 상기 폐기 배터리(10)와 연결되어 상기 폐기 배터리(10) 내의 전기 에너지를 변환하여 출력 에너지를 생성하는 컨버터(130), 상기 출력 에너지를 충전용 에너지로 변환하는 충전기(150), 상기 충전용 에너지를 입력받아 충전되는 내장 배터리(151), 상기 컨버터(130) 또는 충전기(150)를 제어하여 상기 내장 배터리(151)의 충전을 수행하는 제어기(170) 등을 포함하여 구성된다.
또한, 내장 배터리(151)를 충전하기 위한 전원 공급부(110)가 구성된다. 전원 공급부(110)는 AC(Alternating Current) 전원을 공급한다. 전원 공급부(110)는 계전기(120-1)를 통해 컨버터(130)에 연결된다.
컨버터(130)는 고전압(DC 135V 내지 400V)하에서만 구동하는 제 1 컨버터(130-1) 및 중전압(DC 72V 내지 135V)하에서만 구동하는 제 2 컨버터(130-2)로 구성된다.
또한, 이러한 상기 제 1 컨버터(131) 또는 제 2 컨버터(132)를 상기 폐기 배터리(10)와 선택적으로 연결하는 제 1 스위칭부(121)가 구성된다.
제 1 스위칭부(121)는 제 1 DC(Direct Current) 계전기(121-1), 제 2 DC 계전기(121-2)로 구성된다. 따라서, 폐기 배터리(10)로부터의 출력 전압이 고전압이면 제 1 DC 계전기(121-1)가 온(ON)되고, 제 2 DC 계전기(121-2)는 오프(OFF)된다.
물론, 폐기 배터리(10)로부터의 출력 전압이 중전압이면 제 1 DC 계전기(121-1)가 오프되고, 제 2 DC 계전기(121-2)가 온된다.
만일 폐기 배터리(10)로부터의 출력 전압이 저전압(DC 72V 내지 0V)이면 제 1 DC 계전기(121-1) 및 제 2 DC 계전기(121-2)가 모두 오프된다.
또한, 전원 공급부(110)와 제 1 컨버터(131) 사이에는 AC 계전기(120-1)가 구성된다. 따라서, 전원 공급부(110)에 의해 제공된 AC 전원이 제 1 컨버터(131)에서 DC 전원으로 변환되어 충전기(150)에 공급된다.
한편, 제 1 컨버터(131) 또는 제 2 컨버터(132)를 선택적으로 충전기(150)에 연결하기 위해 제 2 스위칭부(122)가 구성된다.
내장 배터리(151)는 전원 공급부(110)로부터 전원을 공급받아 충전한다. 한번 충전이 된 내장 배터리(151)로 인해 이동식 배터리 방전 장치(100)는 AC 전원이 공급되지 않더라도 동작이 가능하다. 또한, 폐기 배터리(10)의 방전 중에도 제 1 컨버터(131)와 충전기(150) 혹은 제 2 컨버터(132)와 충전기(150)를 통해 충전이 이루어진다.
따라서, 이동식 배터리 방전 장치(100)가 장시간 동안 사용되지 않는 경우를 제외하면 AC 전원을 연결하지 않아도 계속적으로 사용이 가능하다.
또한, 폐기 배터리(10)로부터 전기 에너지를 사용하기 위해 인버터(미도시)와 연결을 위한 인버터 단자(163) 및 이 인버터 단자(163)를 컨버터(130)와 연결하는 인버터 계전기(161)가 구성된다. 부연하면, 인버터 단자(163)를 통해 폐기 배터리(10)의 전기 에너지를 재사용하는 것이 가능하다.
이와 함께, 방전 모듈(140)에서 발생하는 열을 냉각하기 위해 방열팬(164) 및 이 방열팬(164)에 전원 공급의 온/오프하는 방열팬 계전기(162)가 구성된다.
방전 모듈(140)은 다수의 열소진 저항이 직렬 및/또는 병렬로 구성되어 폐기 배터리(10)로부터의 전기 에너지를 소모한다. 이때, 열이 발생하게 되며, 이러한 열을 냉각시키기 위해 방열팬(164)이 구동된다. 고전압 및 중전압의 경우 방열팬(164)이 구동되나, 저전압의 경우 열이 적게 발생하므로 방열팬(164)이 구동되지 않는다. 특히, 방열팬(164)은 방전시에만 구동된다.
AC 계전기(120-1), 제 1 스위칭부(121), 제 2 스위칭부(122), 인버터 계전기(161), 방열팬 계전기(162) 등은 릴레이 회로 소자가 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, FET(Field Effect Transistor), MOSFET(Metal Oxide Semiconductor FET), IGBT(Insulated Gate Bipolar Mode Transistor) 등과 같은 반도체 스위칭 소자, TRIAC, SCR(Silicon Controlled Rectifier), I.C(Integrated Ciruit) 회로 등이 사용될 수 있다.
제어기(170)는 마이크로프로세서, 마이콤 등으로 구성되며, 이동식 방전 장치(100)내 구성되는 구성요소들과 제어, 정보 신호등을 주고 받는다. 또한, 제어기(160)는 폐기 배터리(10)의 전기 에너지의 변화에 따라 고전압, 중전압 및 저전압의 3대역으로 나누어 충전 또는 방전을 수행한다. 물론, 이러한 고전압, 중전압 및 저전압으로 나누어 제어를 수행하기 위해서는 폐기 배터리(10)의 출력 전압을 센싱하는 센서(미도시)가 구성된다. 센서는 전류 센서 또는 전압 센서가 가능하다.
또한, 본 발명의 일실시예서는 폐기 배터리(10)가 수거된 상태, 또는 차량으로부터 분리된 상태에서 처리하는 것으로 가정하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 다른 일실시예에서는 차량에 배터리가 설치되는 상태에서 차상 방전을 수행할 수 있다. 이를 위해, CAN(Cantroller Area Network) 통신부(190)가 구성된다. 이 CAN 통신부(190)를 차량에 연결하여 방전 모듈(140) 및/또는 내장 배터리(151)에 연결한다. 따라서, 앞서 기술한 설명과 같이 동작하게 된다. 이러한 CAN 통신 라인을 이용하는 개념에 대하여는 도 3에서 후술하기로 한다.
도 1을 계속 참조하면, 제어기(170)와 외부 장치를 연결하는 서비스 단자(180)가 구성된다. 이러한 서비스 단자(180)를 이용하여 제어기(170)의 데이터, 프로그램 등을 관리하는 것이 가능하다.
또한, 폐기 배터리(10)와 방전 모듈(140), 제 1 스위칭부(121) 사이에는 퓨즈(101)가 구성된다. 퓨즈(10)는 폐기 배터리(10)로부터 발생하는 과전류 등과 같은 이상 전류 등으로부터 이동식 방전 장치(100)를 보호하는 기능을 수행한다.
도 1에 도시된 구성요소들이 어떻게 연결되어 동작되는 지를 몇가지 예를 들어 설명하기로 한다.
1) AC 전원 연결시
전원 공급부(110) →AC 계전기(120-1) → 제 1 컨버터(131) → 제 2 스위칭부(122) → 충전기(150) → 내장 배터리(151)
즉, AC 전원만 연결하면 별도의 조작없이 내장 배터리에 충전이 가능하다.
2) 폐기 배터리가 고전압(135V이상)일 경우
폐기 배터리(10) → 제 1 DC 계전기(121-1) 및 방전 모듈(140) → 제 1 컨버터(131) → 제 2 스위칭부(122) → 충전기(150) 및 방열팬 계전기(162) → 내장 배터리(151) 및 방열팬(164)
즉, 폐기 배터리가 연결되면 전원 공급부(110)와 연결되는 AC 계전기(120-1)가 오프되고, 폐기 배터리로부터 전기 에너지는 제 1 컨버터(131)를 통해 충전기(150)와 연결된다. 방전시 방열팬(164)이 구동된다.
3) 폐기 배터리가 중전압(135V미만)일 경우
폐기 배터리(10) → 제 2 DC 계전기(121-2) 및 방전 모듈(140) → 제 2 컨버터(132) → 제 2 스위칭부(122) → 충전기(150) 및 방열팬 계전기(162) → 내장 배터리(151) 및 방열팬(164)
즉, 폐기 배터리가 방전되면서 135V미만으로 전압 강하가 발생하면 폐기 배터리로부터 전기 에너지는 제 2 컨버터(132)를 통해 충전기(150)와 연결된다. 방전시 방열팬(164)이 구동된다.
물론, 본 발명의 일실시예서는 처음 고저압에서 시작하여 방전으로 인해 전압 강하가 발생한후 중전압으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉 제어기(170)가 센싱된 폐기 배터리(10)의 전압이 135V미만이면 위 3) 과정을 바로 취할 수 있다.
4) 폐기 배터리가 저전압(72V미만)일 경우
폐기 배터리(10) → 방전 모듈(140)
즉, 폐기 배터리가 방전되면서 75V미만으로 전압 강하가 발생하면 폐기 배터리로부터 전기 에너지는 방전 모듈(140)와만 연결된다. 따라서, 제 1 및 제 2 컨버터(131,132), 방열팬(164)이 구동되지 않는다. 이 경우, 충전기(150)에 전원이 공급되지 않으므로 내장 배터리 전원을 이용해 이동식 방전 장치(100)가 구동된다.
물론, 본 발명의 일실시예서는 처음 고저압에서 시작하여 방전으로 인해 전압 강하가 발생한후 중전압을 걸쳐 저전압으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉 제어기(170)가 센싱된 폐기 배터리(10)의 전압이 72V미만이면 위 4) 과정을 바로 취할 수 있다.
5) 전기 재사용일 경우
폐기 배터리(10) → 제 1 DC 계전기 (121-1) 또는 제 2 DC 계전기(121-2) → 제 1 컨버터(131) 또는 제 2 컨버터(132) → 제 2 스위칭부(122) → 충전기(150) 및 인버터 계전기(161) → 내장 배터리(151) 및 인버터 단자(163)
즉, 폐기 배터리는 제 1 컨버터 또는 제 2 컨버터와 연결되어 입력 전압이 약 72V이상에서 약 DC 12V 출력이 가능하다. 이 경우, DC 12V를 인버터(미도시)와 연결하여 전기 재사용이 가능하다. 장시간 재사용을 위해 방전은 하지 않으며, 방열팬도 동작하지 않는다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이동식 배터리 방전 장치의 제어 과정을 보여주는 흐름도이다. 도 2를 참조하면, 폐기 배터리(10)를 이동식 방전 장치(100)에 연결한다(단계 S210).
폐기 배터리(10)가 연결됨에 따라 센서(미도시)를 이용하여 폐기 배터리(10)의 출력 전압을 센싱하여 폐기 배터리(10)가 제 1 일정전압 이상인지를 확인한다(단계 S220). 여기서, 제 1 일정전압은 약 135V로서 폐기 배터리(10)의 출력 전압이 고전압인지를 판단하는 기준이 된다. 따라서, 이상이면 고전압이고 미만이면 중전압이 된다.
확인 결과, 제 1 일정전압 이상이면, 전원과 연결되는 AC 계전기(120-1)를 차단하고, 제 1 컨버터(131)의 동작을 통하여 충전기(150)와 연결하며, 방열팬(164)을 구동한다(단계 S230,S231,S232).
이와 달리, 단계 S220에서 제 1 일정전압 이상이 아니면, 제 2 컨버터(132)의 동작을 통하여 충전기(150)와 연결하고, 방열팬(164)을 구동한다(단계 S240,S241).
또한, 단계 S232 이후, 즉 방전 모듈(140)이 폐기 배터리(10) 내의 전기 에너지를 방전함에 따라 전압 강하가 발생된다. 이러한 전압 강하에 따라 폐기 배터리(10)의 출력 전압이 제 2 일정 전압 이상인지를 확인한다(단계 S220). 여기서, 제 2 일정전압은 약 72V로서 폐기 배터리(10)의 출력 전압이 중전압인지 아니면 저전압인지를 판단하는 기준이 된다. 따라서, 제 2 일정 전압 이상이면 중전압이고, 미만이면 저전압이된다. 따라서, 단계 S240 내지 단계 S241를 반복 수행한다.
이와 달리, 단계 S233에서 제 2 일정 전압 이상이 아니면, 즉 제 2 일정 전압 미만이면 제 1 및 제 2 컨버터(131,132)의 동작이 중지되고, 방열팬(164)의 구동도 중지된다(단계 S260,S270).
또한, 단계 S241이후, 전압 강하에 따라 폐기 배터리(10)의 출력 전압이 제 2 일정 전압 미만인지를 확인한다(단계 S242).
확인 결과, 미만이면 단계 S260 내지 S270이 수행되고, 미만이 아니면 단계 S240 내지 S242가 반복 수행된다.
부연하면, 제어기(170)가 상기 폐기 배터리(10)의 전기 에너지를 고전압, 중전압 및 고전압의 3대역으로 나누어 운전 방식을 제어한다. 이 경우, 폐기 배터리(10)의 출력 전압을 센싱하여 센싱된 전압에 따라 고전압, 중전압, 저전압 중 해당하는 전압에 따라 제어한다. 물론, 전압의 강하에 따라 순차적으로 고전압 → 중전압 → 저전압으로 제어하는 것도 가능하다.
도 3은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 차상 방전을 수행하는 개념도이다. 도 3을 참조하면, 차량(300)에 차상 배터리(310)가 설치된 상태에서 차상 방전을 수행한다. 이 경우, 이동식 방전장치(100)는 CAN 통신선을 통해 차량(300)의 BMS(Battery Management System)(330)와 연결된다. 즉, BMS 통신 커넥터를 통해 BMS(330)와 연결된다.
따라서, 제어기(170)가 차상 배터리(310)의 전압 정보를 수신하여 BMS(330)에 방전 명령을 내리며, 방전 명령을 받은 BMS(330)는 급속 충전 포트(320)를 통해 이동식 방전 장치(100)측으로 차상 배터리(310)의 전기 에너지를 송전한다. 물론, 급속 충전 포트(320)는 고전압 분배기가 될 수 있으며, 이동식 방전 장치(100)의 폐기 배터리(10)의 자리에 연결된다. 즉, 폐기 배터리(10)를 제거한 퓨즈(101)의 앞단 커넥터(미도시)에 연결된다.
이후 과정은 앞서 도 1 내지 도 2에 설명한 바와 같다. 단 방전하는 동안 방전 명령을 주는 CAN 통신은 계속 유지된다.
10: 폐기 배터리
100: 이동식 배터리 방전 장치
110: 전원 공급부
120-1: AC(Alternating Current) 계전기
121-1: 제 1 DC(Direct Current) 계전기
121-2: 제 2 DC 계전기
131: 제 1 컨버터 132: 제 2 컨버터
140: 방전 모듈
150: 충전기
151: 내부 배터리
161: 인버터 계전기 162: 방열팬 계전기
163: 인버터 단자 164: 방열팬
170: 제어기
180: 서비스 단자
190: CAN(Controller Area Network) 통신부
300: 차량
310: 차상 배터리
320: 급속 충전 포트
330: BMS(Battery Management System)

Claims (19)

  1. 폐기 배터리와 연결되어 상기 폐기 배터리 내의 전기 에너지를 방전하는 방전 모듈;
    상기 폐기 배터리와 연결되어 상기 폐기 배터리 내의 전기 에너지를 변환하여 출력 에너지를 생성하는 컨버터;
    상기 출력 에너지를 충전용 에너지로 변환하는 충전기;
    상기 충전용 에너지를 입력받아 충전되는 내장 배터리; 및
    상기 컨버터 또는 충전기를 제어하여 상기 내장 배터리의 충전을 수행하는 제어기;를 포함하며,
    상기 제어기는 센서를 이용하여 센싱되는 상기 폐기 배터리의 전기 에너지의 변화에 따라 고전압, 중전압 및 저전압의 3대역으로 나누어 충전을 수행하고,
    상기 컨버터는, 고전압하에서만 구동하는 제 1 컨버터; 및
    중전압하에서만 구동하는 제 2 컨버터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 배터리 방전 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 컨버터 또는 제 2 컨버터를 상기 폐기 배터리와 선택적으로 연결하는 제 1 스위칭부; 및
    상기 제 1 컨버터 또는 제 2 컨버터를 상기 충전기와 선택적으로 연결하는 제 2 스위칭부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 배터리 방전 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨버터는, 저전압하에서는 구동하지 않는 것을 특징으로 하는 이동식 배터리 방전 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 고전압는 DC 135V 내지 400V이고, 중전압은 DC 72V 내지 135V이고, 저전압은 DC 72V 내지 0V인 것을 특징으로 하는 이동식 배터리 방전 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 방전 모듈은 다수의 열소진 저항으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동식 배터리 방전 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 충전기에 전원을 공급하여 내장 배터리를 충전하는 전원 공급부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 배터리 방전 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨버터에 의한 생성되는 상기 출력 에너지를 외부 인버터에 공급하기 위해 상기 외부 인버터와 연결하는 인버터 단자;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 배터리 방전 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 방전시 상기 방전 모듈에서 발생하는 열을 냉각하는 방열팬;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 배터리 방전 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    차량에 배치된 배터리의 전기 에너지를 차상 방전으로 방전하기 위해 상기 차량의 BMS(Battery Management System)와 상기 제어기를 연결하는 CAN(Controller Area Network) 통신부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 배터리 방전 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서는 전류 센서 또는 전압 센서인 것을 특징으로 하는 이동식 배터리 방전 장치.
  13. 폐기 배터리를 이동식 배터리 방전 장치에 연결하는 연결 단계;
    방전 모듈이 폐기 배터리 내의 전기 에너지를 방전하는 방전 단계;
    상기 폐기 배터리와 연결되는 컨버터가 상기 폐기 배터리 내의 전기 에너지를 변환하여 출력 에너지를 생성하는 출력 에너지 생성 단계;
    충전기가 상기 출력 에너지를 충전용 에너지로 변환하는 충전용 에너지 변환 단계;
    제어기가 상기 컨버터 또는 충전기를 제어하는 제어 단계; 및
    상기 제어기의 제어에 따라 내장 배터리가 상기 충전용 에너지를 입력받아 충전하는 충전 단계;를 포함하며,
    상기 충전은 상기 제어기가 센서를 이용하여 센싱되는 상기 폐기 배터리의 전기 에너지의 변화에 따라 고전압, 중전압 및 저전압의 3대역으로 나누어 수행되며,
    상기 컨버터는, 고전압하에서만 구동하는 제 1 컨버터; 및
    중전압하에서만 구동하는 제 2 컨버터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 배터리 방전 장치의 제어 방법.
  14. 삭제
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 연결 단계 이전에, 전원 공급부가 상기 충전기에 전원을 공급하여 내장 배터리를 충전하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 배터리 방전 장치의 제어 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    외부 인버터와 연결하는 인버터 단자를 이용하여 상기 컨버터에 의한 생성되는 상기 출력 에너지를 외부 인버터에 공급하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 배터리 방전 장치의 제어 방법.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 방전시 방열팬을 이용하여 상기 방전 모듈에서 발생하는 열을 냉각하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 배터리 방전 장치의 제어 방법.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 방전 단계는, CAN(Controller Area Network) 통신을 이용하여 차량의 BMS(Battery Management System)와 상기 제어기를 연결하여 차상 방전을 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 배터리 방전 장치의 제어 방법.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 센서는 전류 센서 또는 전압 센서인 것을 특징으로 하는 이동식 배터리 방전 장치의 제어 방법.
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