KR101791090B1 - 차량용 배터리 - Google Patents

Abstract

차량용 배터리가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 배터리는 내부가 복수개의 셀 공간으로 구획되어 있는 케이스와, 셀 공간에 충전되는 전해액과, 전해액이 충전된 각 셀의 내부 공간에 마련되는 격리판과, 격리판에 의해 구획된 각 공간에 설치되는 양극 단자 및 음극 단자와, 양극 단자 및 음극 단자와 각각 전기적으로 연결되며 케이스의 외부로 노출되어 있는 양극 터미널 및 음극 터미널과, 양극 단자 및 양극 터미널 사이와 음극 단자 및 음극 터미널 사이 중 적어도 하나의 전극 단자 및 극성 터미널 사이에 전해액과 비접촉하도록 마련되며 자석을 갖는 부스터를 포함한다.

Description

차량용 배터리{Battery for Vehicle}

본 발명은 차량용 배터리에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 구동 효율이 개선된 차량용 배터리에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 시동모터, 발전기, 점등장치, 멀티미디어 기기 등의 차량 내 각종 전장 부품에 전력을 공급하는 배터리가 필수적으로 탑재되어 있다.

배터리는 충/방전이 가능한 이차전지 형태로 마련되는데, 충전 시에는 발전기나 충전기에서 공급되는 전기에너지를 화학에너지로 변환하여 저장하였다가, 방전 시에는 차량 내 전장부품의 사용에 따라 화학에너지를 전기에너지로 변환하여 공급한다.

그런데 차량의 운행시에는 각종 전장부하들이 온/오프 되거나, 그 사용상태가 달라지면서 전장부하들의 부하 변동이 빈번하게 일어나기 때문에, 차량 전기 계통 폐회로 상에서의 전류는 수시로 불안정한 상태에 놓이게 된다.

이와 같이 불안정한 전류는 전장부하들의 작동성능을 저하시켜 연비를 포함한 차량의 전반적인 효율감소의 원인이 되므로, 이를 해결하기 위해 최근에는 전류 및 전압의 안정화를 위한 별도의 안정기를 채용한 차량들이 늘어나고 있다.

한국 등록특허공보 제10-1529173호(2015.06.10.)

본 발명은 구동 효율이 개선된 차량용 배터리를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 내부가 복수개의 셀 공간으로 구획되어 있는 케이스와, 셀 공간에 충전되는 전해액과, 전해액이 충전된 각 셀의 내부 공간에 마련되는 격리판과, 격리판에 의해 구획된 각 공간에 설치되는 양극 단자 및 음극 단자와, 양극 단자 및 음극 단자와 각각 전기적으로 연결되며 케이스의 외부로 노출되어 있는 양극 터미널 및 음극 터미널과, 양극 단자 및 양극 터미널 사이와 음극 단자 및 음극 터미널 사이 중 적어도 하나의 전극 단자 및 극성 터미널 사이에 전해액과 비접촉하도록 마련되며 자석을 갖는 부스터를 포함하는 차량용 배터리가 제공될 수 있다.

또한, 상기 자석은 내부의 자기력선 방향과 내부를 흐르는 전류의 방향이 일치되도록 마련될 수 있다.

또한, 상기 자석은 네오디뮴을 포함하는 통전 가능한 도체 재질의 영구자석을 포함할 수 있다.

또한, 상기 자석은 상호 간의 인력을 통해 직렬로 결합된 복수개로 마련될 수 있다.

또한, 상기 자석은 철심과, 상기 철심에 감기는 코일과, 상기 코일에 전원을 인가하는 전원공급장치를 구비하는 전자석을 포함할 수 있다.

또한, 상기 케이스는 내부 공간을 갖는 바디 케이스와, 바디 케이스를 덮으며 상기 양극 터미널과 음극 터미널을 구비하는 커버 케이스를 포함하며, 상기 부스터는 커버 케이스에 마련될 수 있다.

또한, 상기 커버 케이스는 일측은 상기 극성 터미널과 전기적으로 연결될 수 있는 어댑터가 마련되고 타측은 상기 바디 케이스의 전극 단자와 연결되는 스트랩홀을 구비하는 부스터수용홈과, 상기 부스터가 수용된 부스터수용홈을 밀폐하기 위한 부스터캡을 포함할 수 있다.

또한, 상기 케이스는 내부 공간을 갖는 바디 케이스와, 바디 케이스를 덮으며 상기 양극 터미널과 음극 터미널을 구비하는 커버 케이스를 포함하며, 상기 부스터는 바디 케이스에 마련될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 내부가 복수개의 셀 공간으로 구획되어 있는 케이스와, 상기 셀 공간에 충전되는 전해질과, 상기 전해질이 충전된 각 셀의 내부 공간에 마련되는 격리판과, 상기 격리판에 의해 구획된 각 공간에 설치되는 양극 단자 및 음극 단자와, 상기 양극 단자 및 음극 단자와 각각 전기적으로 연결되며 상기 케이스의 외부로 노출되어 있는 양극 터미널 및 음극 터미널과, 상기 양극 단자 및 양극 터미널 사이와, 상기 음극 단자 및 음극 터미널 사이 중 적어도 하나의 전극 단자 및 극성 터미널 사이에 마련되는 자석을 갖는 부스터를 포함하는 차량용 배터리가 제공될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 차량용 배터리는 양극과 음극 중 적어도 하나의 극성에 자석을 포함하는 부스터를 마련하여 자석을 통해 형성되는 자기장과 전류 간의 전자기적 상호작용에 의해 전자의 운동이 활성화되고, 이에 따라 안내되는 전류의 리플이 제거되고 노이즈가 저감되도록 함으로써 차량 전기회로 상의 전류 흐름을 안정적으로 개선시킬 수 있다.

또한 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 배터리는 기존 차량의 배터리를 용이하게 대체할 수 있어서, 차량에 새로운 구성이 추가되지 않도록 하면서도 전기회로 상의 전류 개선에 기여함으로써 연비를 포함한 차량의 효율을 개선시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 배터리를 일부 절개한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 배터리의 자석 부스터를 케이스로부터 분해 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 배터리의 자석 부스터를 설명하기 위한 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자석 부스터를 커버 케이스에 마련한 차량용 배터리를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자석 부스터를 바디 케이스에 마련한 차량용 배터리를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 차량용 배터리에 있어서 제1실시 예에 따른 자석 부스터의 요부를 단면 처리한 것이다.
도 8은 도 7의 자석 부스터가 차량의 전기회로에 채용된 상태를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 차량용 배터리에 있어서 제2실시 예에 따른 자석 부스터의 요부를 단면 처리한 것이다.
도 10은 본 발명의 차량용 배터리에 있어서 제3실시 예에 따른 자석 부스터를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자석 부스터를 포함하는 차량용 배터리의 장착 전과 장착 후 상태의 차량에 있어서 전기회로 상의 전압 파형을 비교한 그래프이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자석 부스터를 포함하는 차량용 배터리의 장착 전과 장착 후 상태의 차량에 있어서 전기회로 상의 전압값을 비교한 그래프이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자석 부스터를 포함하는 차량용 배터리의 장착 전과 장착 후 상태의 차량에 있어서 엔진의 출력과 토크값을 비교한 그래프이다.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자석 부스터를 포함하는 차량용 배터리의 장착 전과 장착 후 상태의 차량에 있어서 배출가스 성분을 비교 분석한 분석표이다.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자석 부스터를 포함하는 차량용 배터리의 장착 전과 장착 후 상태의 차량에 있어서 연비를 비교 분석한 분석표이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.

또, 본 발명에 따른 차량용 배터리는 일반 자동차, 전기자동차, 하이브리드 자동차 등 배터리를 갖는 모든 차량에 적용이 가능한 것이나, 이하 본 발명의 실시 예에서는 설명상의 편의를 위해 통상적인 납축전지 배터리에 적용되는 경우에 대해 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 배터리를 일부 절개 도시한 사시도이다.

도면을 참조하면, 차량용 배터리는 내부가 복수개의 셀(S) 공간으로 구획되어 있는 케이스(10)와, 셀(S) 공간에 충전되는 전해액과, 전해액이 충전된 각 셀(S)의 내부 공간에 마련되는 격리판(13)과, 격리판(13)에 의해 구획된 전후 공간에 설치되는 전극 단자(양극 단자 및 음극 단자)와, 다수의 양극 단자 및 음극 단자를 통합하여 외부 전장부품과 각각 전기적으로 연결하는 극성 터미널(양극 터미널(16) 및 음극 터미널(17))을 포함한다.

케이스(10)는 셀(S) 내부에 채워지는 전해액의 외부 유출이 방지되도록 어느 정도 기밀성 있게 밀폐된다. 이를 위해 케이스(10)는 내부에 공간을 형성하는 상자 형태의 바디 케이스(11)와, 바디 케이스(11)의 개구된 상부를 폐쇄하기 위한 커버 케이스(15)를 포함한다.

바디 케이스(11)는 내부 공간에 복수의 셀(S) 공간을 구획 형성하기 위한 세퍼레이터(12)가 다수개 이격 마련되며, 세퍼레이터(12)에는 각 셀(S) 내에서 격리판(13)에 의해 분리 마련되어 있는 양극 및 음극 단자들을 고정하기 위한 스트랩(14)이 상부에 설치된다. 복수의 양극 단자를 연결하는 양극 스트랩은 케이스의 양극 터미널(16)에 전기적으로 접속되며, 복수의 음극 단자를 연결하는 음극 스트랩은 케이스의 음극 터미널(17)에 전기적으로 접속된다.

커버 케이스(15)는 자세히 도시하지는 않았지만 상면에 물(또는 전해액) 보충과 가스 배출을 위한 복수의 마개가 마련될 수 있다. 또, 커버 케이스(15)의 상면에는 차량의 운행에 필요한 각종 전장 부품들을 연결하기 위한 양극 터미널(16)과 음극 터미널(17)이 각각 이격해서 마련된다.

상기와 같이 마련되는 납축전지 방식의 배터리는 충/방전 시 아래와 같은 화학 반응이 발생한다.

(충전) PbO₂ + Pb + 2H₂SO₄ ↔ 2PbSO₄ + 2H₂O (방전)

방전 시에는 전해액 내의 황산이 소모되면서 물이 생성되며, 이로 인해 전해액의 농도가 점점 묽어지고 양극과 음극 사이에서 모두 황산납이 생성된다.

반대로 충전 시에는 물이 소모되면서 황산이 생성되며, 이로 인해 전해액의 농도가 점차 짙어지고 양극과 음극에서 과산화납과 납이 재생된다.

차량의 운행 시에는 각종 전장 부하들이 온/오프 되거나, 그 사용상태가 달라지면서 전장 부하들의 부하 변동이 빈번하게 일어나기 때문에, 배터리를 포함하는 차량의 전기 계통 폐회로 상에서의 전류는 수시로 불안정한 상태에 놓이게 된다.

이와 같은 불안정한 전류는 전장 부하들의 작동성능을 저하시켜 연비를 포함한 차량의 전반적인 효율을 감소시키는 원인이 되기 때문에, 본 실시 예에 따른 차량용 배터리는 차량의 전기 계통 폐회로를 흐르는 전류를 개선하여 차량의 에너지 효율을 높이고자 한다.

이를 위해, 본 실시 예에 따른 차량용 배터리는 양극과 음극의 전극 중 적어도 어느 하나에 전류의 흐름을 개선하여 차량의 전기 계통 회로 상의 효율을 높이기 위해 자석 부스터를 포함한다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 배터리의 커버 케이스에 마련되는 자석 부스터를 분해 도시한 도면이며, 도 3은 도 2의 결합 단면도이다.

도면들을 참조하면, 배터리 효율을 높이기 위해 차량의 배터리에 마련되는 본 실시 예의 자석 부스터(20)는 우선적으로 전해액과 접촉되지 않는 케이스 특히 커버 케이스(15) 상에 설치될 수 있다. 부스터(20)와 전해액이 접촉되면, 녹이 발생하는 것은 물론 부스터 설치로 인한 전류 개선 효과가 발생하지 않는다. 또한, 본 실시 예에서는 자석 부스터(20)가 음극 터미널(17)에 마련되는 것으로 예시하였지만, 양극 터미널(16)에 설치될 수도 있음은 물론이다.

커버 케이스(15)는 음극 터미널(17)에 인접하게 자석 부스터(20)를 설치하기 위한 부스터수용홈(18)을 구비하며, 이 부스터수용홈(18)에는 부스터캡(19)이 클립, 나사, 볼트 등의 체결수단에 의해 개폐 가능하게 결합된다. 부스터수용홈(18)의 일측에는 음극 터미널(17)과 전기적으로 연결될 수 있는 어댑터(17a)가 마련되어 있으며, 타측에는 바디 케이스(11)의 음극 스트랩(14a)과 부스터(20)가 연결될 수 있도록 스트랩홀(18a)이 마련되어 있다. 스트랩홀(18a)에는 도시하지는 않았지만 전해액이 부스터수용홈(18)으로 유입되지 못하도록 패킹이 마련되어 있다.

자석 부스터(20)는 다수의 셀(S) 상에 마련되는 복수의 음극(또는 양극) 전극 단자를 연결하는 스트랩(14a)과 음극(또는 양극)의 극성 터미널(17)을 전기적으로 연결하는 제1,2연결부(21,22)와, 제1,2연결부(21,22) 사이에 마련되는 자석(30)를 포함한다.

도 3에 도시한 바와 같이 제1,2연결부(21,22)는 통전 가능한 금속의 플레이트 형태로 마련되어 부스터수용홈(18)에 삽입 시 제1연결부(21)는 하부로 돌출 마련된 스트랩접속돌기(23)를 구비하여 하부의 음극 스트랩(14a)과 접속되며, 제2연결부(22)는 음극 터미널(17)의 어댑터(17a)와 접속된다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따라 차량용 배터리의 커버 케이스(15)에 마련되는 자석 부스터를 도시한 도면이다. 도시한 바와 같이 양극 터미널(16)과 음극 터미널(17)은 일반적으로 케이스(10)의 일측에 직선상으로 배치 마련되므로 전극(양극 및 음극) 스트랩과 극성 터미널을 연결하는 적어도 하나의 양극 또는 음극의 스트랩과 터미널 사이에는 절곡되는 공간이 필요하다. 이러한 절곡되는 위치 상의 커버 케이스(10)에 자석 부스터(20)를 마련할 경우, 자석 부스터(20)는 전해액에 접촉되지 않으면서도 케이스(10)에 용이하게 설치할 수 있다.

또, 도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량용 배터리로, 도 5는 자석 부스터(20)를 바디 케이스(11)의 장변에 해당하는 측벽에 마련한 것이며, 도 6은 자석 부스터(20)를 바디 케이스(11)의 단변에 해당하는 측벽에 마련한 것이다. 바디 케이스(11)에 마련되는 자석 부스터(20)는 자석을 포함하는 부스터를 합성수지재의 케이스 성형 가공 중 이중 사출 방식으로 미리 케이스 내부에 함입하여 일체로 성형해 놓고 극성 스트랩(14a) 및 극성 터미널(17)의 어댑터(17a) 사이의 통전을 위한 도선(24)만 외부로 노출시켜둠으로써 자석 부스터(20)를 전해액에 접촉시키지 않으면서도 용이하게 설치할 수 있도록 한다.

도 7은 본 발명의 차량용 배터리에 마련되는 제1실시 예의 자석 부스터를 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이, 제1실시 예에 따른 자석 부스터(20)는 도체와 같이 자체적으로 통전 가능하게 마련되어 전기가 흐르는 경로를 형성하는 자석(30)을 구비한다.

여기서 자석(30)으로는 네오디뮴(neodymium) 자석과 같이 통전 가능한 도체 재질의 영구자석이 채용될 수 있다. 페라이트자석과 같이 통전이 되질 않는 소재로 마련된 자석을 사용하게 될 경우, 자석은 외면에 통전 가능한 소재가 코팅된 통전층을 더 구비하도록 마련될 수 있으며, 이러한 자석은 통전층을 통해 통전기능을 수행할 수 있다.

또한, 자석 부스터(20)는 전기회로 상에 자석(30)이 전기적으로 접속되도록 자석의 양측에 각각 연결부(21,22)를 구비한다.

제1연결부(21)와 제2연결부(22)는 구리, 알루미늄, 주석, 은, 금 등 도전율이 높은 금속재질로 마련될 수 있다. 제1연결부(21)의 일측에는 자석(30) 단부의 삽입을 위한 삽입홈(21a)이 마련될 수 있고, 타측에는 도선(24) 연결을 위한 접속홀(21b)이 마련된 수 있다. 도시하지는 않았지만, 제1연결부(21)의 타측에는 접속홀(21b) 대신 상술한 스트랩접속돌기(23)가 마련될 수도 있다. 제2연결부(22)의 일측에도 자석(30) 단부의 삽입을 위한 삽입홈(22a)이 마련될 수 있고, 타측에는 도선(24) 연결을 위한 접속홀(22b)이 마련된 수 있다. 도선(24)과 접속홀(21b,22b)은 볼트(25)와 너트 등의 체결부재로 상호 결합될 수 있다.

따라서 자석(30)은 양단이 각 연결부(21,22)의 삽입홈(21a,22a)에 삽입된 상태로 자석과 연결부 사이의 자기적인 인력에 의해 상호 간의 연결상태를 안정적으로 유지할 수 있다. 다른 한편으로, 제1,2연결부(21,22)와 자석(30)은 자석 양측에 직접 접속홀을 형성하고 이를 통해 상호 연결될 수도 있다.

도 8은 차량용 배터리의 자석 부스터(20)가 차량의 전기회로의 일부 구간을 형성하여 접속된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.

차량의 전기회로에 전류가 인가되면, 제1,2연결부(21,22)를 통해 자석(30)에는 전류가 흐르게 되며, 이를 통해 자석에 형성되는 자기장에 의해 자석(30)을 따라 흐르는 전류의 흐름은 개선된다.

자석(30) 내 저항의 크기는 자유전자의 유동속도의 함수로 표현되며, 유동속도가 작을수록 저항 손실이 증대되는데, 자석(30)에 의해 형성되는 자기장으로 인해 자유전자는 로렌츠(Lorentz)의 힘을 받게 되고, 이 로렌츠 힘에 의해 자유전자의 유동속도가 상승되어 저항이 감소하면서 자석(30)을 통한 전하의 운반 실효성이 증대된다.

즉, 전류가 인가되면 자석(30)을 따라 흐르는 전류에 의해 형성되는 자기장과, 자석(30) 자체적으로 형성되는 자기장 사이의 전자기적 상호작용에 의해 자석(30) 내 자유전자의 운동이 활성화 되는 것이다.

자석(30)을 통과하는 자유전자의 유동속도가 증가되면, 자석(30)을 흐르는 전류의 전도도가 향상되고, 이에 따라 자석 부스터(20)는 전기회로 상의 전하의 운반 실효성을 높이고 전력 손실을 줄여 부하변동이 보상되도록 함으로써, 전기회로 상의 전류의 흐름을 안정된 상태로 유도할 수 있게 된다.

자석(30)은 내부에 형성되는 자기력선의 방향과 내부를 통과하는 전류방향이 일치되도록 자석(30)에 흐르는 전류가 S극에서 N극으로 흐르게 배치될 수 있다. 즉, 내부에 형성되는 자기력선의 방향이 전기회로를 통과하는 전류의 흐름방향과 일치되도록 자석(30)은 S극으로 인입된 전류가 N극으로 인출되도록 마련될 수 있다.

예컨대, 도 8에서 직선 화살표는 자석(30)을 통한 전류의 흐름 방향을 나타내며, 점선 화살표는 자석(30) 내부의 자기력선 방향을 나타내고 있다.

이와 같은 자석(30)의 배치구조에 따라 전류가 자석(30)의 S극에서 N극으로 흐르게 되면, 자석(30) 내부에 형성되는 자기력선이 전류의 방향과 반대가 되는 전자의 흐름방향과 역행하게 되어 자석(30) 내부에서 자기력과 전자가 충돌일 일으키게 됨으로써, 전류 안정화에 기여하는 전자의 활성화 정도가 더욱 커질 수 있게 되기 때문이다.

도 9는 본 발명의 차량용 배터리에 마련되는 제2실시 예의 자석 부스터를 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이, 자석 부스터(40)에 있어서 자석(30)은 복수개로 마련될 수 있다. 복수의 자석(30)은 영구자석으로 마련될 수 있다.

복수의 자석(30)은 직렬로 배치된 상태에서 양단부 쪽에 위치한 자석(30)들의 단부가 양쪽 제1,2연결부(21,22)의 접속홈(21a,22a)에 삽입되고, 자석(30)들 사이가 상호 간이 인력을 통해 결합된 상태를 유지할 수 있다.

이와 같이 구성되는 자석 부스터(40)는 자석(30)과 연결부(21,22) 사이, 자석(30)들 사이를 다른 체결도구를 사용하지 않고서도 상호 간의 자기적인 인력에 의해 간단히 조립할 수 있다.

또 본 실시 예의 자석 부스터(40)는 자석(30)의 숫자를 늘이거나 줄임에 따라 통전길이를 용이하게 가변시킬 수 있게 된다. 복수의 자석(30)들은 상호간의 접촉면적이 일정하게 유지하도록 각각 단면크기가 동일하게 형성되도록 마련될 수도 있으며, 자석 부스터(40)의 길이를 보다 다양하게 조절할 수 있게 각 자석(30)들의 길이는 서로 다르게 마련될 수 있다.

또한 차량의 운행중 발생하는 진동에 의해 자석(30) 사이가 분리되는 것이 우려될 경우, 자석 부스터(40)는 별도의 연결부재(미도시)를 이용하여 자석(30)들 상호 간의 물리적인 결합력이 증대되도록 할 수 있다. 연결부재는 자석(30) 외측에서 자석(30)들 사이를 연결하는 슬리브 형태의 테이프로 마련될 수 있다. 이러한 연결부재는 자석(30)을 통해 형성되는 자기장이 외부로 소실될 우려가 없도록 자기장 차폐기능을 갖는 소재로 마련될 수 있다.

도 10은 본 발명의 차량용 배터리에 마련되는 제3실시 예의 자석 부스터를 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이, 자석 부스터(50)의 자석(30)은 전자석(31)으로 마련될 수 있다.

전자석(31)은 철심(32)과, 철심에 감기는 코일(33)과, 코일(33)에 전원을 인가하는 전원공급장치(34)를 포함하도록 구성될 수 있다.

전원공급장치(34)는 전원부와, 전원부를 통해 코일(33)로 인가되는 전원의 흐름을 제어하는 컨트롤러를 포함할 수 있다. 전원부는 별도의 충전지, 축전지는 물론 배터리를 포함할 수 있다. 컨트롤러는 전원부의 전원이 차량의 구동시에만 코일(33)로 인가되도록 함으로써, 전원부의 전원이 불필요하게 낭비되는 것을 방지할 수 있다.

또 컨트롤러는 코일(33)로 인가되는 전류의 양을 조절하여 전자석(31)을 통해 형성되는 자기장 세기가 조절되도록 할 수 있다.

이와 같이 전원공급장치(34)를 구비하는 자석 부스터(50)는 장착되는 차량별 전기회로의 조건을 고려하여 자석(30)을 통해 형성되는 자기장의 세기를 전기회로의 전류 안정화에 가장 적절한 정도로 조절할 수 있다.

자석 부스터(50)에 있어서, 제1,2연결부(51,52)는 철심(32) 양측에 마련되는 접속홀(51b,52b)을 통해 구성될 수 있다. 접속홀(51b,52b)은 철심(32)을 양측으로 연장하여 마련된 연장부에 형성할 수 있다.

그리고 전자석(31)은 코일(33)에 인가되는 전류의 흐름방향에 따라 그 극성을 정할 수 있다. 예를 들어 도 10에서 코일(33)로 인가되는 전류가 왼쪽에서 오른쪽으로 코일(33)을 따라 흐르도록 할 경우, 철심(32)은 왼쪽이 S극을 형성하고 오른 쪽이 N극을 형성하게 된다.

이러한 자석 부스터(50)는 S극에서 N극으로 전류가 흐르도록 양 쪽 연결부(51,52)를 차량의 전기회로에 상호 접속시킴에 따라 철심(32) 내부에 형성되는 자기력선의 방향과 철심(32) 내부를 통과하는 전류의 흐름방향을 일치시킬 수 있게 된다.

도 11은 오실로스코프를 이용하여 차량의 구동시 차량용 전기회로 상에서 배터리의 플러스 전원 측의 전압 파형을 측정하여 나타낸 것으로, 차량용 배터리를 기존의 일반적인 것으로 사용하였을 때와 자석 부스터를 포함한 본 실시 예의 것으로 대체했을 때를 비교한 것이다. 도면에서 100은 일반 차량용 배터리의 파형이고, 200은 자석 부스터를 포함하는 차량용 배터리의 파형을 가리킨다.

도시된 바와 같이, 기존에 비해 자석 부스터를 포함하는 차량용 배터리를 사용했을 때가 전류 안정화를 통해 상대적으로 노이즈가 저감되었음을 확인할 수 있다.

또한, 도 12는 오실로스코프를 이용하여 차량의 구동시 차량용 전기회로 상에서 배터리의 플러스 전원 측의 전압을 측정하여 나타낸 것으로, 차량용 배터리를 기존의 일반적인 것으로 사용하였을 때와 본 실시 예의 자석 부스터를 포함하는 것으로 대체했을 때의 전압을 정격전압과 비교하여 나타낸 것이다.

도면에서 100은 정격전압을 가리키고, 200은 일반 차량용 배터리를 사용했을 때의 전압을 가리키며, 300은 본 실시 예의 자석 부스터를 포함하는 배터리를 사용했을 때의 전압을 나타낸다.

도시된 바와 같이, 기존에 비해 자석 부스터를 포함하는 배터리를 사용했을 때가 전류 안정화를 통해 변동폭이 적어지면서 기준전압에 더 근접한 전압 값을 나타내고 있는 것을 확인할 수 있다.

또한, 이와 같이 전기회로 상의 전류 흐름이 개선되면, 개별 전장부하에서 불필요한 전력손실이 저감됨은 물론 연료 분사기 및 점화기와 같이 엔진구동과 관련된 전장부하들이 안정적으로 동작하게 되면서 엔진 효율 및 차량 연비가 개선될 수 있다.

도 13은 다이나모미터를 이용하여 차량 엔진의 출력(마력)과 토크를 측정하여 나타낸 것으로, 차량용 배터리를 기존의 일반적인 것으로 사용하였을 때와 본 실시 예의 자석 부스터를 포함하는 것으로 대체했을 때를 비교한 것이다.

도면에서 마름모가 그려진 선과 네모가 그려진 선은 각각 자석 부스터를 갖는 배터리를 사용했을 때의 출력과 토크 측정치를 나타내고, 동그라미가 그려진 선과 세모가 그려진 선은 각각 일반 차량용 배터리를 사용했을 때의 출력과 토크 측정치를 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이, 통상적인 차량의 주행속도 범위(대략 50~150km/hr)에서 보았을 때, 자석 부스터 배터리를 사용하였을 때의 엔진의 마력과 토크 값이 일반 배터리를 사용하였을 때보다 현저히 높은 수치를 보이고 있음을 확인할 수 있다.

도 4는 차량의 배출가스에 포함된 오염물질의 검출량을 나타낸 것으로, 차량용 배터리를 기존의 일반적인 것으로 사용하였을 때와 본 실시 예의 자석 부스터를 포함하는 것으로 대체했을 때를 비교한 것이다.

도시된 바와 같이, 배출가스에 포함된 일산화탄소, 질소산화물, 탄화수소, 이산화탄소의 량은 전반적으로 자석 부스터 배터리를 사용했을 때가 그 전에 비해 현저하게 저감되는 경향을 보이고 있는 것을 확인할 수 있다. 이는 자석 부스터가 설치되었을 때, 이전 상태보다 연료의 연소효율이 향상되었음을 의미한다.

또한 차량의 연비 시험결과를 나타낸 도 15와 같이, 차량 연비의 경우에도 배터리를 기존의 일반적인 것으로 사용하였을 때보다 자석 부스터를 포함하는 것으로 대체했을 때가 현저하게 개선되었음을 확인할 수 있다.

참고로 도 13 내지 도 15과 관련된 실험에서 차량은 2008년식 그랜저 2565cc 차량이 이용되었으며, 도 14와 도 15의 경우 각각 온도 조건을 달리해 가면서 3회에 걸쳐 실시한 결과를 나타내고 있다. 그리고 연비시험과 관련된 도 15의 경우 자석 부스터 배터리가 적용된 차량의 연비는 자석 부스터 배터리 장착 이후 1일이 경과한 시점에서 테스트한 결과를 나타낸 것이다.

여기서, 상기 실시 예에서는 전해질이 액상(전해액)인 납축전지 방식의 배터리를 일례로 예시하였으나, 본 발명은 전해질이 액상인 리튬이온 전지 방식 또는 전해질이 고상인 리튬이온폴리머 전지 방식 등의 배터리에도 통상의 기술자가 적절한 변형 및 수정을 통해 실시할 수 있음은 물론이다.

10..케이스 11..바디 케이스
12..세퍼레이터 14a,14b..스트랩
15..커버 케이스 16..양극 터미널
17..음극 터미널 18..부스터수용홈
19..부스터캡 20,40,50..자석 부스터
21,22..제1,2연결부 23..스트랩접속돌기
24..도선 30..자석

Claims (9)

1. 삭제
2. 내부가 복수개의 셀 공간으로 구획되어 있는 케이스와,
   상기 셀 공간에 충전되는 전해액과,
   상기 전해액이 충전된 각 셀의 내부 공간에 마련되는 격리판과,
   상기 격리판에 의해 구획된 각 공간에 설치되는 양극 단자 및 음극 단자와,
   상기 양극 단자 및 음극 단자와 각각 전기적으로 연결되며 상기 케이스의 외부로 노출되어 있는 양극 터미널 및 음극 터미널과,
   상기 양극 단자 및 양극 터미널 사이와, 상기 음극 단자 및 음극 터미널 사이 중 적어도 하나의 전극 단자 및 극성 터미널 사이에 상기 전해액과 비접촉하도록 마련되며 자석을 갖는 부스터를 포함하되,
   상기 자석은 내부의 자기력선 방향과 내부를 흐르는 전류의 방향이 일치되도록 마련되는 차량용 배터리.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 자석은 네오디뮴을 포함하는 통전 가능한 도체 재질의 영구자석을 포함하는 차량용 배터리.
4. 제 2항에 있어서,
   상기 자석은 상호 간의 인력을 통해 직렬로 결합된 복수개로 마련된 차량용 배터리.
5. 제 2항에 있어서,
   상기 자석은 철심과, 상기 철심에 감기는 코일과, 상기 코일에 전원을 인가하는 전원공급장치를 구비하는 전자석을 포함하는 차량용 배터리.
6. 제 2항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 케이스는 내부 공간을 갖는 바디 케이스와, 바디 케이스를 덮으며 상기 양극 터미널과 음극 터미널을 구비하는 커버 케이스를 포함하며,
   상기 부스터는 커버 케이스에 마련되는 차량용 배터리.
7. 삭제
8. 제 2항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 케이스는 내부 공간을 갖는 바디 케이스와, 바디 케이스를 덮으며 상기 양극 터미널과 음극 터미널을 구비하는 커버 케이스를 포함하며,
   상기 부스터는 바디 케이스에 마련되는 차량용 배터리.
9. 삭제

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