KR102313082B1 - 전기차 배터리 모듈의 연결 변환 장치 - Google Patents

전기차 배터리 모듈의 연결 변환 장치 Download PDF

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채상헌
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이도헌
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Abstract

본 발명은 전기차 배터리 모듈의 연결 변환 장치에 관한 것으로, 상기 연결 변환 장치의 전면부에 형성되는 전원 단자; 상기 연결 변환 장치의 후면부에 형성되어, 상기 전기차 배터리 모듈로부터 직류 전원을 인가 받는 배터리 단자; 상기 연결 변환 장치의 전면부로부터 후면부로 관통되도록 형성되는 BI(BMS Interface) 연결 포트; 상기 전기차 배터리 모듈과 상기 배터리 단자 간의 직렬 또는 병렬 연결과, 상기 BI 연결 포트를 통합 제어하는 컨트롤러;를 포함하고, 상기 전원 단자는 PCS(Power Conversion System)의 단자에 대응되는 위치에 형성되고, 상기 배터리 단자는 상기 전기차 배터리 모듈의 단자에 대응되는 위치에 형성된다.

Description

전기차 배터리 모듈의 연결 변환 장치{CONNECTING ADAPTER FOR BATTERY OF ELECTRIC VEHICLE}
본 발명의 실시예는 전기차 배터리 모듈의 연결 변환 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기차 배터리 모듈의 종류와 형태에 관계없이 배터리 모듈만 간단히 교체가 가능한 전기차 배터리 모듈의 연결 변환 장치에 관한 것이다.
최근에는 하이브리드 자동차와 전기 자동차가 널리 보급되고 있다. 일반적으로 이러한 차종에는 반복해서 충전하여 사용할 수 있는 배터리 모듈이 사용된다.
이와 같은 배터리 모듈은 여러 번 충전과 방전을 반복하며 장기간 사용할 수 있으나, 배터리의 수명은 한정적이기 때문에 영구적으로 사용할 수 없고 적절한 시기에 배터리를 교체해주어야 한다.
7-8년 사용한 전기차 배터리를 타 용도로 활용할 경우 초기 용량의 약 70-80%의 용량으로 연장 사용이 일정 기간 가능하며, 이에 공공 가로등 전원용, 신재생 에너지 연계용 및 UPS 등 다양한 분야에서 전기차 배터리의 2차 활용을 기대할 수 있다.
그러나, 전기차 배터리의 2차 활용 시 리튬이온 배터리는 신품대비 용량이 70-80%가 사용 가능하지만, 배터리 수명 곡선 상 노화는 급격히 가속화되며, 이에 따른 고장 빈도수가 신품배터리 대비 증가할 수 있다.
이러한 문제점을 극복하기 위해 전기차 배터리의 2차 활용 제품군은 신속한 유지보수와 고장 배터리의 용이한 교체 기술이 요구되고 있다.
그러나, 전기차에 탑재되는 배터리 모듈은 차종별로 각기 다른 제작사에서 생산된 제품이 사용되므로, 각 배터리 모듈의 크기와 단자 위치 등이 다양하다.
이러한 다양한 전기차 배터리 모듈을 재활용하기 위해 동종의 PCS(Power Conversion System) 또는 BMS(Battery Management System)에 연결시 해당 배터리에 맞는 형태를 개발하거나 대전류용 전선을 통해 연결을 해야 하므로, 제품 개발 시 외형, 공조 설계 등의 최적화된 제품 제작이 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명에 따르면, PCS(Power Conversion System) 또는 BMS(Battery Management System)에 연결되는 배터리 모듈의 변환 장치를 제공하여, 배터리 모듈뿐만 아니라 BI(BMS Interface)와 연결이 가능하며, 배터리 모듈의 대형화와 배터리 모듈에 연결되는 PCS(Power Conversion System)의 통일화를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명에 따른 전기차 배터리 모듈의 연결 변환 장치에 따르면 제품 전체를 교체하지 않고 전기차 배터리 모듈의 종류와 형태에 관계없이 배터리 모듈만 간단히 교체가 가능하도록 하고자 한다.
전술한 문제를 해결하기 위한 본 실시예에 따른 전기차 배터리 모듈의 연결 변환 장치는 상기 연결 변환 장치의 전면부에 형성되는 전원 단자; 상기 연결 변환 장치의 후면부에 형성되어, 상기 전기차 배터리 모듈로부터 직류 전원을 인가 받는 배터리 단자; 상기 연결 변환 장치의 전면부로부터 후면부로 관통되도록 형성되는 BI(BMS Interface) 연결 포트; 상기 전기차 배터리 모듈과 상기 배터리 단자 간의 직렬 또는 병렬 연결과, 상기 BI 연결 포트를 통합 제어하는 컨트롤러;를 포함하고, 상기 전원 단자는 PCS(Power Conversion System)의 단자에 대응되는 위치에 형성되고, 상기 배터리 단자는 상기 전기차 배터리 모듈의 단자에 대응되는 위치에 형성된다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 연결 변환 장치는 상기 전기차 배터리 모듈에 나사 고정형 또는 스프링 방식의 탈착형으로 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 전기차 배터리 모듈의 돌출부와 결합되는 돌출부 결합부;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 전기차 배터리 모듈이 소형 배터리 모듈인 경우, 상기 배터리 단자 및 상기 BI 연결 포트는 복수개로 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 전기차 배터리 모듈의 연결 변환 장치의 외부에 설치되는 공조 모듈; 및 상기 전기차 배터리 모듈의 연결 변환 장치의 외부에 설치되어 상기 배터리 모듈의 팽창을 감지하는 배터리 팽창 감지 모듈;을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 배터리 팽창 감지 모듈은 압력 센서, 근접 센서, 초음파 센서, 로드셀, 레이저 또는 기울기 센서를 더 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, PCS(Power Conversion System) 또는 BMS(Battery Management System)에 연결되는 배터리 모듈의 변환 장치를 제공하여, 배터리 모듈뿐만 아니라 BI(BMS Interface)와 연결이 가능하며, 배터리 모듈의 대형화와 배터리 모듈에 연결되는 PCS(Power Conversion System)의 통일화를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 전기차 배터리 모듈의 연결 변환 장치에 따르면 제품 전체를 교체하지 않고 배터리 모듈의 종류와 형태에 관계없이 배터리 모듈만 간단히 교체가 가능하다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기차 배터리 모듈의 연결 변환 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전기차 배터리 모듈의 연결 변환 장치의 정면 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전기차 배터리 모듈의 연결 변환 장치의 배면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전기차 배터리 모듈을 도시한 도면이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 전기차 배터리 모듈에 결합된 연결 변환 장치를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 전기차 배터리 모듈의 연결 변환 장치의 정면 사시도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 본 발명의 일실시예에 대해서 상세히 설명한다. 다만, 실시형태를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기차 배터리 모듈의 연결 변환 장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전기차 배터리 모듈의 연결 변환 장치의 정면 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전기차 배터리 모듈의 연결 변환 장치의 배면도이다.
또한, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전기차 배터리 모듈을 도시한 도면이고, 도 5 내지 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 전기차 배터리 모듈에 결합된 연결 변환 장치를 도시한 도면이다.
이후부터는 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 전기차 배터리 모듈의 연결 변환 장치의 구성을 설명하기로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 전기차 배터리 모듈의 연결 변환 장치(100)는 전원 단자(110), 배터리 단자(130), BI(BMS Interface) 연결 포트(140) 및 컨트롤러(160)를 포함하여 구성될 수 있다.
전원 단자(110)는 PCS(Power Conversion System)에 연결되며, 배터리 단자(130)는 상기 연결 변환 장치의 후면부에 형성되어, 상기 전기차 배터리 모듈(200)로부터 직류 전원을 인가 받는다.
즉, 상기 전원 단자(110)는 PCS(Power Conversion System)의 단자에 대응되는 위치에 형성되고, 상기 배터리 단자(130)는 상기 전기차 배터리 모듈(200)의 단자(210)에 대응되는 위치에 형성된다.
BI(BMS Interface) 연결 포트(140)는 전기차 배터리 모듈(200)의 BI 포트(220)에 연결 가능하도록 구성되어, PCS(Power Conversion System) 또는 BMS(Battery Management System)에 연결될 수 있다.
즉, 본 발명의 일실시예에 따르면, 전기차 배터리 모듈의 연결 변환 장치(100)의 전면부는 연결되는 전기차 배터리 모듈(200)의 종류에 관계없이 동일하게, 외부에는 양극(+)과 음극(-)의 전원 단자(110)와 BI 연결 포트(140)가 구성되며, 상기 BI 연결 포트(140)에는 PCS(Power Conversion System) 또는 BMS(Battery Management System)의 연결이 가능하다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 전기차 배터리 모듈의 연결 변환 장치(100)의 후면부는 전기차 배터리 모듈(200)의 종류에 따라 다르게 구성될 수 있다.
즉, 도 2의 (a)에서와 같이 용량이 큰 1개의 배터리 모듈용 연결 변환 장치(100)로 구성되거나, 도 2의 (b)에서와 같이 용량이 작은 2개의 배터리 모듈용 연결 변환 장치(100)로 구성될 수 있다.
이때, 전원 단자(110)와 BI 연결 포트(140)의 간격은 배터리 모듈의 제조사에 관계없이 동일하게 구성될 수 있으며, 전원 단자(110)와 BI 연결 포트(140)를 전기차 배터리 모듈(200)과 연결 시에 제조사의 전기차 배터리 모듈의 종류에 상관 없이 모두 호환 가능하도록 설계되어 전기차 배터리 모듈의 고장 시에 제조사와 전기차 배터리 모듈의 종류에 관계없이 전기차 배터리 모듈만 교체하여 사용하는 것이 가능하다.
즉, 도 3의 (a)에서와 같이 대형 배터리 모듈(200)의 경우 각각 하나의 배터리 단자(130)와 BI 연결 포트(140)가 구성될 수 있으며, 도 3의 (b)에서와 같이 소형 배터리 모듈(200)의 경우 크기에 따라 각각 2개 이상의 배터리 단자(130)와 BI 포트(140)가 구성될 수 있다.
이와 같이 구성되는 전기차 배터리 모듈의 연결 변환 장치(100)의 내부에는 상기 전기차 배터리 모듈(200)과 상기 배터리 단자(130) 간의 직렬 또는 병렬 연결과 상기 BI 연결 포트(140)를 통합 제어하는 컨트롤러(160)가 구비된다.
이때, 1개의 배터리 모듈(200)용인 도 3의 (a)의 실시예의 경우, 내부 버스(Bus)를 통해 PCS(Power Conversion System)의 부착 방향의 위치만 변환되는 형태이며, 전기차 배터리 모듈(200)의 돌출부(201)와 결합되도록 돌출부 결합부(101)가 형성될 수 있다.
또한, 2개의 배터리 모듈(200)용인 도 3의 (b)의 실시예의 경우, 내부 회로를 통해 용도에 따라 2개의 전기차 배터리 모듈(200)이 직렬 또는 병렬로 연결되어 PCS(Power Conversion System)의 연결부 버스(Bus)에 결합될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 전기차 배터리 모듈(200)은 각각 다른 크기와 용량을 갖도록 구성되며, 도 4의 (a)에서와 같이 전기차 배터리 모듈(200)의 단자(210)가 중앙 상단에 배치되거나, 도 4의 (b)에서와 같이 전기차 배터리 모듈(200)의 단자(210)가 상단과 하단에 배치되므로, 제조사 별로 전기차 배터리 모듈(200)의 구조가 상이하다.
따라서, 전기차 제조사의 정책에 따라 전기차 배터리 모듈(200)의 외형에 변화가 생기는 경우 기존의 재사용 배터리 설비와 맞지 않게 되어 유지보수에 문제가 발생할 수 있다.
그러나, 본 발명의 일실시예에 따르면, PCS(Power conversion system) 또는 BMS(Battery management system)에 손쉽게 연결 가능한 전기차 배터리 모듈의 변환 장치를 제공함으로써, 전기차 배터리 모듈의 전원 단자뿐만 아니라 BMS Interface(BI)까지 연결 가능하도록 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전기차 배터리 모듈에 결합된 연결 변환 장치를 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 전기차 배터리 모듈에 결합된 연결 변환 장치의 정면도이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 전기차 배터리 모듈에 결합된 연결 변환 장치의 배면도이고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 전기차 배터리 모듈에 결합된 연결 변환 장치의 측면도이다.
도 5 내지 도 9을 참조하면, 전기차 배터리 모듈(200)과 연결 변환 장치(100) 는 필요에 따라 나사 고정형 또는 스프링 방식의 탈착형으로 구성될 수 있으며, BI 연결 포트(140)는 선을 통해 전기차 배터리 모듈(200)의 BI(BMS Interface) 포트(240)와 연결될 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 전기차 배터리 모듈의 연결 변환 장치의 정면 사시도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 전기차 배터리 모듈의 연결 변환 장치(100)는 외부 모듈로서 공조 모듈(170) 및 배터리 팽창 감지 모듈(180)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 공조 모듈(170)은 냉각 팬 등의 장치로 구성되어 상기 연결 변환 장치(100)의 외부에 설치될 수 있으며, 상기 배터리 팽창 감지 모듈(180)은 상기 연결 변환 장치(100)의 외부에 설치되어 상기 배터리 모듈의 팽창을 감지할 수 있다.
이와 같이 구성되는 상기 공조 모듈(170) 및 상기 배터리 팽창 감지 모듈(180)은 연결 변환 장치(100)와 일체형으로 구성되거나 탈부착형으로 구성될 수 있으며, 이와 같이 추가적인 구성이 필요한 경우에는, 외부 모듈이 연결 변환 장치(100)와 일체형 또는 탈부착형으로 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따르면, PCS(Power Conversion System) 또는 BMS(Battery Management System)에 연결되는 배터리 모듈의 변환 장치를 제공하여, 배터리 모듈뿐만 아니라 BI(BMS Interface)와 연결이 가능하며, 배터리 모듈의 대형화와 배터리 모듈에 연결되는 PCS(Power Conversion System)의 통일화를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 전기차 배터리 모듈의 연결 변환 장치에 따르면 제품 전체를 교체하지 않고 배터리 모듈의 종류와 형태에 관계없이 배터리 모듈만 간단히 교체가 가능하다.
전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 전술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 전기자 패터리 모듈의 연결 변환 장치
110: 전원 단자
130: 배터리 단자
140: BI 연결 포트
150: 전원 연결 모듈
160: 컨트롤러
170: 공조 모듈
180: 배터리 팽창 감지 모듈
200: 배터리 모듈

Claims (6)

  1. 전기차 배터리 모듈의 연결 변환 장치에 있어서,
    상기 전기차 배터리 모듈에 나사 고정형 또는 스프링 방식의 탈착형으로 구성되는 상기 연결 변환 장치의 전면부에 형성되는 전원 단자;
    상기 연결 변환 장치의 후면부에 형성되어, 상기 전기차 배터리 모듈로부터 직류 전원을 인가 받는 배터리 단자;
    상기 연결 변환 장치의 전면부로부터 후면부로 관통되도록 형성되는 BI(BMS Interface) 연결 포트;
    상기 전기차 배터리 모듈과 상기 배터리 단자 간의 직렬 또는 병렬 연결과, 상기 BI 연결 포트를 통합 제어하는 컨트롤러; 및
    초음파 센서, 로드셀, 레이저 또는 기울기 센서를 포함하며, 상기 전기차 배터리 모듈의 연결 변환 장치의 외부에 설치되어 상기 배터리 모듈의 팽창을 감지하는 배터리 팽창 감지 모듈;을 포함하고,
    상기 전원 단자는,
    PCS(Power Conversion System)의 단자에 대응되는 위치에 형성되고,
    상기 배터리 단자는,
    상기 전기차 배터리 모듈의 단자에 대응되는 위치에 형성되는 전기차 배터리 모듈의 연결 변환 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 전기차 배터리 모듈의 돌출부와 결합되는 돌출부 결합부;
    를 더 포함하는 전기차 배터리 모듈의 연결 변환 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 전기차 배터리 모듈이 소형 배터리 모듈인 경우, 상기 배터리 단자 및 상기 BI 연결 포트는 복수개로 구성되는 전기차 배터리 모듈의 연결 변환 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 전기차 배터리 모듈의 연결 변환 장치의 외부에 설치되는 공조 모듈;
    을 포함하는 전기차 배터리 모듈의 연결 변환 장치.
  6. 삭제
KR1020200043323A 2020-04-09 2020-04-09 전기차 배터리 모듈의 연결 변환 장치 KR102313082B1 (ko)

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