KR102577505B1 - 배터리 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기 자동차에 장착 시 자동차 측과 통신이나 전원 연결이 원활하게 이루어질 수 있도록 구성된 차량용 배터리 팩을 개시한다. 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 팩은, 차량 제어 유닛, 상기 차량 제어 유닛으로 작동 전원을 공급하는 보조 배터리 및 상기 보조 배터리의 충전 정보를 저장하는 차량 메모리를 구비하고 모터에 의해 구동되는 자동차에 탈착 가능하게 구성되어, 상기 모터로 구동 전원을 공급하는 배터리 팩으로서, 하나 이상의 이차 전지를 구비하는 배터리 셀; 상기 보조 배터리 및 상기 모터와 연결된 상기 자동차의 접속 단자에 접속 가능하게 구성된 전원 공급 단자; 상기 전원 공급 단자와 상기 배터리 셀 사이에 위치하여 상기 배터리 셀로부터 상기 전원 공급 단자로 전원을 공급할 수 있도록 구성된 전원 공급 경로; 상기 전원 공급 경로 상에 구비되어, 상기 전원 공급 경로를 선택적으로 온오프시킬 수 있도록 구성된 스위칭부; 상기 배터리 셀의 전원을 이용하여 상기 차량 메모리에 저장된 충전 정보를 독출하는 메모리 리더부; 및 상기 메모리 리더부에 의해 독출된 상기 보조 배터리의 충전 정보에 기초하여, 상기 스위칭부를 제어함으로써 상기 배터리 셀로부터 상기 보조 배터리로 전원이 공급될 수 있도록 구성된 프로세서를 포함한다.

Description

배터리 팩{Battery Pack}
본 발명은 배터리 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동차에 탈착 가능하게 구성된 교환형 배터리 팩으로서 자동차의 보조 배터리가 방전된 경우에도 배터리 팩이 자동차에 장착 시 원활하게 기능이 수행될 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다.
일반적으로 리튬 이차 전지는 외장재의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다.
이차 전지는, 수십 년 전부터 스마트폰이나 랩탑 컴퓨터와 같은 휴대 단말로 작동 전원을 공급하기 위해 널리 이용되어 왔으며, 최근에는 전기 자동차의 개발 및 보급이 확대되면서 전기 자동차가 움직일 수 있게 하는 구동 에너지원으로서 매우 중요한 부품으로 인정받고 있다. 특히, 전기 자동차를 구동시키기 위해서는 높은 출력 및 용량이 필요하기 때문에, 이차 전지는 단독으로 사용되기보다는, 많은 수의 이차 전지가 서로 직렬 및/또는 병렬로 연결되어 하나의 고전압 배터리 팩을 구성하고, 이러한 배터리 팩이 전기 자동차에 탑재되는 형태로 이용된다.
이와 같이 자동차를 이동시키기 위한 구동 전원을 공급하는 배터리 팩은, 자동차에 대하여 탈착 가능하도록 구성될 수 있다. 더욱이, 공유형 e-모빌리티 사업의 활성화로 인해, 전문 기술자뿐 아니라, 일반적인 운전자도 배터리 팩을 자동차에 대하여 쉽게 장착 및 분리시킬 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 공유형 자동차를 이용하기 위하여, 사용자는 배터리 팩을 들고 이동하여 공유형 자동차에 도달 후 직접 장착하는 상황이 발생할 수 있다.
이와 같은 상황에서, 배터리 팩이 자동차에 장착되는 경우, 자동차와 배터리 팩 간 전원 공급이 적절하게 이루어질 필요가 있다. 특히, 자동차에는 VCU(Vehicle Control Unit)와 같은 제어 유닛이 구비되어 있는데, 배터리 팩 장착 시 이러한 차량 측 제어 유닛과 배터리 팩 사이의 통신이 원활하게 이루어질 필요가 있다. 일반적으로, 운전자에 의해 시동이 걸리면, 차량 제어 유닛(VCU)으로부터 배터리 팩 측으로 전원 공급 요청 신호가 전송되어 배터리 팩으로부터 모터로 구동 전원이 공급될 수 있다.
그런데, 이러한 차량 측 제어 유닛과 배터리 팩 사이의 통신이 원활하게 이루어지지 못하는 경우, 운전자의 시동 요청이 있음에도 불구하고, 차량 측 제어 유닛으로부터 배터리 팩 측으로 전원 공급 요청 신호가 전송되지 않는 상황이 발생할 수 있다. 그리고, 이로 인해, 자동차의 시동이 제대로 걸리지 않을 수 있다.
더욱이, 전기 자동차에는, 구동 전원을 공급하기 위한 배터리 팩 이외에, 차량의 전장품, 이를테면 계기판이나 라디오, 네비게이션 시스템, 에어컨 등으로 전원을 공급하기 위한 보조 배터리가 별도로 탑재될 수 있다. 이때, VCU 등의 차량 측 제어 유닛 역시 이러한 보조 배터리로부터 전원을 공급받아 작동될 수 있는데, 보조 배터리가 방전된 경우, 차량 측 제어 유닛으로 작동 전원이 공급되지 않게 되므로, 차량 측 제어 유닛은 배터리 팩으로 시동 요청 신호 등을 전송할 수 없다. 따라서, 배터리 팩에 대하여 충전이 충분히 이루어진 상태라 하더라도, 차량 측 보조 배터리의 방전으로 인해 자동차의 시동이 걸리지 않는 문제가 발생할 수 있다.
더욱이, 공유형 자동차의 경우, 사용자가 자동차를 직접적으로 관리하지 않기 때문에 자동차의 보조 배터리가 방전 상태인지 아닌지 미리 제대로 파악하기 어려울 수 있다. 또한, 공유형 자동차의 특성 상, 서비스를 제공하는 사업자 측에 자동차가 항상 위치하는 것이 아니기 때문에, 각 자동차에 구비된 보조 배터리의 방전 여부를 일일이 관리하기 어려운 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 전기 자동차에 장착 시 자동차 측과 통신이나 전원 연결이 원활하게 이루어질 수 있도록 구성된 차량용 배터리 팩과 이를 포함하는 자동차 등을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 팩은, 차량 제어 유닛, 상기 차량 제어 유닛으로 작동 전원을 공급하는 보조 배터리 및 상기 보조 배터리의 충전 정보를 저장하는 차량 메모리를 구비하고 모터에 의해 구동되는 자동차에 탈착 가능하게 구성되어, 상기 모터로 구동 전원을 공급하는 배터리 팩으로서, 하나 이상의 이차 전지를 구비하는 배터리 셀; 상기 보조 배터리 및 상기 모터와 연결된 상기 자동차의 접속 단자에 접속 가능하게 구성된 전원 공급 단자; 상기 전원 공급 단자와 상기 배터리 셀 사이에 위치하여 상기 배터리 셀로부터 상기 전원 공급 단자로 전원을 공급할 수 있도록 구성된 전원 공급 경로; 상기 전원 공급 경로 상에 구비되어, 상기 전원 공급 경로를 선택적으로 온오프시킬 수 있도록 구성된 스위칭부; 상기 배터리 셀의 전원을 이용하여 상기 차량 메모리에 저장된 충전 정보를 독출하는 메모리 리더부; 및 상기 메모리 리더부에 의해 독출된 상기 보조 배터리의 충전 정보에 기초하여, 상기 스위칭부를 제어함으로써 상기 배터리 셀로부터 상기 보조 배터리로 전원이 공급될 수 있도록 구성된 프로세서를 포함한다.
여기서, 상기 프로세서는, 상기 차량 제어 유닛과 통신 가능하게 구성되고, 상기 배터리 팩이 상기 자동차에 장착 후, 상기 차량 제어 유닛으로부터 응답 신호를 수신하지 못한 경우, 상기 메모리 리더부를 작동시켜 상기 차량 메모리에 저장된 충전 정보가 독출될 수 있도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 메모리 리더부는, 상기 차량 메모리에 구동 전류가 흐르도록 함으로써 상기 차량 메모리에 저장된 충전 정보를 독출하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 메모리 리더부는, 상기 차량 메모리로 전자기파를 공급하여 전자기 유도에 의해 상기 차량 메모리에 구동 전류가 흐르도록 하고, 상기 구동 전류에 의해 송신된 상기 충전 정보를 수신하도록 구성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 사용자의 휴대 단말과 통신 가능하도록 구성된 단말 통신부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는, 상기 단말 통신부를 통해 사용자의 허가 신호를 수신한 이후, 상기 스위칭부를 턴온시키도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 프로세서는, 상기 사용자의 허가 신호를 수신한 이후, 미리 정해진 지연 시간 이후에 상기 스위칭부를 턴온시키도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 프로세서는, 상기 단말 통신부로부터 상기 휴대 단말의 위치 정보를 수신하고, 상기 수신된 위치 정보에 기초하여 상기 메모리 리더부의 동작을 제어하도록 구성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상기 배터리 팩의 위치를 인식하도록 구성된 위치 인식부를 더 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 위치 인식부에 의해 인식된 위치 정보에 기초하여, 상기 메모리 리더부의 동작을 제어하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 프로세서는, 상기 메모리 리더부에 의해 독출된 충전 정보에 기초하여 상기 보조 배터리에 대한 충전 시간, 충전량, 충전 전압 및 충전 전류 중 적어도 하나 이상을 제어하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 팩을 포함한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 자동차에 탈착 가능하도록 구성된 배터리 팩에 대하여, 배터리 팩 자체적으로 자동차의 보조 배터리가 방전되었는지 여부를 용이하게 파악할 수 있다.
따라서, 자동차의 보조 배터리가 방전된 것으로 판단된 경우, 배터리 팩으로부터 전원을 공급하여 보조 배터리가 충전되도록 할 수 있다. 그러므로, 배터리 팩은, 보조 배터리로부터 전원을 공급하는 차량 제어 유닛 등과 원활하게 통신을 수행할 수 있게 되어, 자동차의 운행 등에 전혀 지장을 받지 않을 수 있다.
더욱이, 본 발명의 이러한 측면은, 공유형 e-모빌리티 사업 등에 보다 효과적으로 적용될 수 있다. 즉, 공유형 자동차 서비스를 이용하는 운전자나 이러한 서비스를 제공하는 사업자의 경우, 보조 배터리 등의 방전 여부를 확인하지 않더라도, 배터리 팩 자체적으로, 이를 파악하고 보조 배터리를 충전시킴으로써, 자동차의 시동이 정상적으로 걸리도록 할 수 있다.
따라서, 공유형 자동차 서비스를 이용하는 운전자의 원활한 서비스 이용이 가능해지고, 해당 서비스를 제공하는 사업자의 유지 관리 비용 등이 절감될 수 있다. 특히, 상기 측면에 의할 경우, 자동차의 보조 배터리가 만방전되었다 하더라도, 해당 사업자 측의 전문 관리자나 기술자가 직접 자동차 측으로 이동할 필요가 없다.
이외에도 본 발명에 따른 여러 실시 구성의 효과가 달성될 수 있으며, 이에 대해서는 각 실시예에서 후술하도록 한다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 기능적 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩과 자동차의 연결 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩과 자동차 사이의 연결 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩에 대하여, 자동차 및 휴대 단말과 연결되는 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩과 자동차, 휴대 단말 사이의 위치 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩에 대하여 휴대 단말 및 자동차와의 상대적인 위치 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩과 자동차의 상대적 위치 관계를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩과 자동차의 연결 및 동작 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 9는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩과 자동차의 연결 및 동작 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)의 기능적 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)과 자동차(10)의 연결 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
본 발명에 따른 배터리 팩(100)은, 자동차(10)에 탈착 가능하게 구성될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 배터리 팩(100)은, 자동차(10)에 장착될 수도 있고, 자동차(10)로부터 분리될 수도 있다. 더욱이, 본 발명에 따른 배터리 팩(100)은, 동일 종류의 자동차(10) 또는 서로 다른 종류의 자동차(10)에 대하여 자유롭게 장착 또는 분리할 수 있도록 구성된 교환식 배터리 팩(100) 형태로 구성될 수 있다. 이를 위해, 본 발명에 따른 배터리 팩(100)은, 자동차(10)와 전기적으로 결합되는 것은 물론이고, 전기적인 결합 상태를 유지하기 위해 자동차(10)의 일부분에서 기계적으로 결합 가능하게 구성될 수 있다. 다만, 본 발명은 이러한 배터리 팩(100)과 자동차(10)의 기계적 및/또는 전기적 결합 형태에 대하여 구체적으로 제한되지 않으며, 본 발명의 출원 시점에 의해 공지된 다양한 전기적 및/또는 기계적 결합 형태가 본 발명에 채용될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 배터리 팩(100)이 장착되는 자동차(10)는 모터(15)를 구비하여 모터(15)에 의해 구동되는 자동차, 다시 말해 모터(15)에 의해 움직이는 전기 자동차일 수 있다. 여기서, 전기 자동차는, 순수 전기 자동차는 물론이고, 모터(15)와 함께 엔진이 구비된 하이브리드 자동차 및 이륜 자동차 등을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 팩(100)이 장착되는 자동차(10)는 차량 제어 유닛(12)을 구비할 수 있다. 여기서, 차량 제어 유닛(12)은, VCU(Vehicle Control Unit)와 같은 용어로 표현될 수 있으며, 자동차(10)의 주행 등을 제어하기 위해 자동차(10)에 마련된 제어 장치를 의미할 수 있다. 이러한 차량 제어 유닛(12)에 대해서는 본 발명의 출원 시점에 이미 공지된 기술이므로, 이에 대한 구체적인 설명을 생략한다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 팩(100)이 장착되는 자동차(10)는 보조 배터리(11)를 구비할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 배터리 팩(100)은, 보조 배터리(11)를 구비하는 자동차(10)에 장착 가능하도록 구성될 수 있다. 여기서, 보조 배터리(11)는, 차량 제어 유닛(12)으로 작동 전원을 공급하도록 구성될 수 있다. 또한, 보조 배터리(11)는, 차량 제어 유닛(12) 이외에 자동차(10)에 장착된 다른 전장품에 대하여 전원을 공급하도록 구성될 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 팩(100)이 장착되는 자동차(10)는, 차량 메모리(13)를 구비할 수 있다. 여기서, 차량 메모리(13)는, 보조 배터리(11)의 충전 정보를 저장하도록 구성될 수 있다. 이러한 보조 배터리(11)의 정보 저장 구성에 대한 보다 자세한 내용에 대해서는, 후술하도록 한다.
본 발명에 따른 배터리 팩(100)은, 이러한 자동차(10)에 대하여 탈착 가능하게 구성되어, 장착 시 자동차(10) 측으로 전원을 공급하도록 구성될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 배터리 팩(100)은, 자동차(10)의 모터(15)로 전원을 공급하도록 구성될 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리 팩(100)은, 배터리 셀(110), 전원 공급 단자(120), 전원 공급 경로(130), 스위칭부(140), 메모리 리더부(150) 및 프로세서(160)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀(110)은, 하나 이상의 이차 전지를 구비할 수 있다. 그리고, 이차 전지는, 전극 조립체, 전해액 및 외장재를 구비할 수 있다. 여기서, 전극 조립체는, 전극과 분리막의 조립체로서, 하나 이상의 양극판 및 하나 이상의 음극판이 분리막을 사이에 두고 배치된 형태로 구성될 수 있다. 또한, 전극 조립체의 각 전극판에는 전극 탭이 구비되어 전극 리드와 연결될 수 있다. 이러한 이차 전지에는 외장재가 알루미늄 파우치 시트 형태로 구성된 파우치형 이차 전지 및/또는 외장재가 금속 캔 형태로 구성된 캔형 이차 전지가 포함될 수 있다. 더욱이, 본 발명에 따른 배터리 팩(100)은, 자동차(10)에 장착되어 자동차(10)로 구동 전원을 공급하기 위해, 고출력 및/또는 고용량을 필요로 하므로, 다수의 이차 전지가 직렬 및/또는 병렬로 연결된 형태의 배터리 셀(110)을 포함할 수 있다. 그리고, 이러한 배터리 셀(110)은 충전 및 방전의 반복적인 수행을 통해 구동용 에너지를 저장 및 방출할 수 있다. 본 발명은 이러한 배터리 셀(110), 특히 이차 전지의 구체적인 형태나 구성 등에 의해 한정되지 않으며, 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 이차 전지나 배터리 셀(110)이 본 발명에 채용될 수 있다.
상기 전원 공급 단자(120)는, 자동차(10)에 구비된 접속 단자(14)에 접속 가능하게 구성될 수 있다. 여기서, 자동차(10)의 접속 단자(14)는, 배터리 팩(100)과 접속되기 위해 자동차(10)의 적어도 일측에 마련된 단자로서, 콘센트나 플러그 형태 등으로 구성될 수 있다. 특히, 자동차(10)의 접속 단자(14)는, 모터(15) 및 보조 배터리(11)와 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 자동차(10)에서 접속 단자(14)는, 모터(15) 및 보조 배터리(11)와 각각 연결되도록 구성될 수 있다. 따라서, 자동차(10)의 접속 단자(14)로 공급된 전원은 모터(15) 및/또는 보조 배터리(11)로 공급될 수 있다. 상기 전원 공급 단자(120)는, 이러한 자동차(10) 측의 접속 단자(14)에 접속될 수 있도록 구성된 배터리 팩(100) 측의 단자로서, 자동차(10)의 접속 단자(14)에 대응되는 형태, 이를테면 콘센트나 플러그 형태 등으로 구성될 수 있다.
상기 전원 공급 경로(130)는, 전원 공급 단자(120)와 배터리 셀(110) 사이에 위치하도록 배치될 수 있다. 그리고, 상기 전원 공급 경로(130)는, 배터리 셀(110)로부터 전원 공급 단자(120)로 전원을 공급하도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 전원 공급 경로(130)는, 배터리 셀(110)로부터 전원 공급 단자(120)로 전원이 공급되는 경로를 제공할 수 있다. 이러한 전원 공급 경로(130)는, 전기 전도성 재질을 포함하는 와이어나 금속 플레이트, 도체 인쇄 형태 등, 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 전원 공급 타입이 채용될 수 있다.
상기 스위칭부(140)는, 전원 공급 경로(130) 상에 구비될 수 있다. 그리고, 상기 스위칭부(140)는 개폐 가능하도록 구성되어, 전원 공급 경로(130)를 전기적으로 온오프시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 스위칭부(140)가 턴온되는 경우 상기 전원 공급 경로(130)가 연결되어 배터리 셀(110)로부터 전원 공급 단자(120)로 전원이 공급될 수 있다. 반면, 상기 스위칭부(140)가 턴오프되는 경우 상기 전원 공급 경로(130)는 단절되어 배터리 셀(110)로부터 전원 공급 단자(120)로 전원이 공급되지 않을 수 있다. 상기 스위칭부(140)로는, 본원 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 스위칭 소자가 채용될 수 있다. 예를 들어, 상기 스위칭부(140)는, 전계효과 트랜지스터(MOSFET; Metal Oxide Semiconductor Field Effect transistor) 등으로 구현될 수 있다.
상기 메모리 리더부(150)는, 차량 메모리(13)에 저장된 충전 정보를 독출하도록 구성될 수 있다. 여기서, 차량 메모리(13)에 저장된 충전 정보는, 자동차(10)에 구비된 보조 배터리(11)의 충전 상태에 관한 정보라 할 수 있다. 예를 들어, 차량 메모리(13)는, 보조 배터리(11)의 충전 상태가 기준값 이하라는 정보를 충전 정보로서 저장할 수 있다. 특히, 차량 메모리(13)는, 보조 배터리(11)의 충전 상태가 차량 제어 유닛(12)을 작동시키지 못할 정도로 방전된 경우, 이러한 방전 상태 정보를 충전 정보로서 저장할 수 있다.
이때, 차량 메모리(13)의 충전 정보는, 차량 제어 유닛(12)이 저장하도록 구성될 수 있다. 즉, 차량 제어 유닛(12)은, 보조 배터리(11)의 충전 상태를 모니터링하거나 보조 배터리(11) 측으로부터 충전 상태에 관한 정보를 수신할 수 있다. 그리고, 보조 배터리(11)의 충전 상태가 일정 수준 이하인 경우, 자동차(10)의 시동이 켜져 있는 상태 또는 자동차(10)의 시동 키가 온되어 있는 상태에서, 차량 제어 유닛(12)은 보조 배터리(11)의 충전 정보를 차량 메모리(13)에 저장할 수 있다. 일례로, 차량 제어 유닛(12)은, 자동차(10)의 시동이 꺼질 때 또는 자동차(10)의 시동 키가 오프될 때 차량 메모리(13)에 보조 배터리(11)의 충전 상태를 저장하도록 구성될 수 있다.
특히, 상기 메모리 리더부(150)는, 차량 메모리(13)에 저장된 충전 정보를 읽어오기 위해, 배터리 셀(110)의 전원을 이용하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 배터리 팩(100)은, 배터리 셀(110)로부터 메모리 리더부(150)로 전원을 공급할 수 있도록 구성된 리더 전원 경로(190)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 메모리 리더부(150)는, 이러한 리더 전원 경로(190)를 통해, 배터리 셀(110)로부터 전원을 공급받고, 이와 같이 공급된 전원을 이용하여 차량 메모리(13) 측에 저장된 충전 정보를 읽어올 수 있다. 즉, 자동차(10)의 차량 메모리(13)에서 능동적으로 충전 정보를 송출할 수 없다 하더라도, 배터리 팩(100)의 메모리 리더부(150)는 배터리 셀(110)의 전원을 이용하여 차량 메모리(13)에 저장된 충전 정보를 독출할 수 있다.
특히, 교환형 배터리 팩(100)이 자동차(10)에 장착될 때에는, 일반적으로 배터리 셀(110)의 충전이 충분히 이루어진 경우가 많다. 따라서, 메모리 리더부(150)는, 이러한 배터리 셀(110)의 충전 전력을 메모리 리더부(130)의 동작 전원으로 이용하는데 별 무리가 없다. 또한, 본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 메모리 리더부(150)의 동작을 위해 별도의 전력 공급원을 구비할 필요가 없으므로, 배터리 팩(100)의 구조가 보다 간단해질 수 있다.
또한, 상기 메모리 리더부(150)는, 무선 통신 방식으로 차량 메모리(13)에 저장된 충전 정보를 독출할 수 있다. 이 경우, 상기 메모리 리더부(150)와 차량 메모리(13)는, 상호 유선 접속하기 위한 커넥터나 케이블, 단자 등을 구비할 필요가 없다.
상기 프로세서(160)는, 스위칭부(140)를 제어함으로써, 배터리 셀(110)로부터 보조 배터리(11)로 전원이 공급되는 것을 제어하도록 구성될 수 있다. 특히, 상기 프로세서(160)는, 스위칭부(140)를 제어함에 있어서, 메모리 리더부(150)에 의해 독출된 보조 배터리(11)의 충전 정보를 이용하도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 프로세서(160)는, 메모리 리더부(150)에 의해 독출된 보조 배터리(11)의 충전 정보에 기초하여 스위칭부(140)를 턴온시킴으로써, 배터리 셀(110)로부터 보조 배터리(11)로 전원이 공급되도록 할 수 있다. 그리고, 이와 같은 전원 공급을 통해, 자동차(10)의 보조 배터리(11)는 충전되고, 보조 배터리(11)의 충전을 통해 차량 제어 유닛(12)은 정상 동작하게 될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 자동차(10)에 탈착 가능하도록 구성된 배터리 팩(100), 이를테면 교환형 배터리 팩이, 자체적으로 보조 배터리(11)의 방전 여부를 용이하게 파악할 수 있다. 특히, 자동차(10)의 보조 배터리(11)가 방전되어, 차량 제어 유닛(12) 및 차량 메모리(13)로 별도의 전원이 공급되지 못하는 상황에서도, 배터리 팩(100)은 자체적으로 자동차(10)의 보조 배터리(11) 만방전 여부를 파악할 수 있다. 따라서, 보조 배터리(11)가 만방전된 경우, 배터리 팩(100) 측에서 보조 배터리(11)로 충전 전원이 공급되도록 함으로써, 차량 제어 유닛(12) 등이 정상적으로 동작하도록 할 수 있다.
더욱이, 상기 실시 구성에 의하면, 별도의 관리자나 사용자(자동차 운전자)가 특별한 조치나 명령을 하지 않더라도, 자동적으로 보조 배터리(11)의 충전이 이루어질 수 있다. 따라서, 상대적으로 보조 배터리(11)가 방전되기 쉬운 공유형 차량 등에 대한 사업자의 관리가 용이해지고, 사용자에 대한 불측의 운행 불가 상황을 예방할 수 있다. 특히, 배터리 팩(100)의 배터리 셀(110)에 충전 전원이 충분하다 하더라도 자동차(10)의 보조 배터리(11)가 방전된 상황에서는, 차량 제어 유닛(12)이 정상적으로 동작하지 못할 수 있다. 따라서, 종래 기술에 의하면, 보조 배터리가 방전된 상황에서는, 사용자가 시동키를 온시키더라도 차량 제어 유닛과 배터리 팩 사이의 통신이 이루어지지 못해, 배터리 팩으로부터 자동차로 구동 전원이 공급되지 않게 되고, 이로 인해 자동차의 시동이 걸리지 않는 문제가 발생할 수 있다. 하지만, 본 발명의 상기 구성에 의하면, 보조 배터리(11)가 방전되어 차량 제어 유닛(12)이 동작하지 않는 상황에서, 배터리 팩(100) 자체적으로 보조 배터리(11)의 방전 여부를 파악하고 만방전시 자동으로 충전되도록 함으로써, 차량 제어 유닛(12)은 배터리 팩(100)과 즉각 통신 가능한 상태로 변환될 수 있다.
한편, 상기 프로세서(160)는, 본 발명에서 수행되는 다양한 제어 로직들을 실행하기 위해 당업계에 알려진 것으로서, 중앙 처리 장치(CPU), ASIC(application-specific integrated circuit), 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀, 데이터 처리 장치 등을 선택적으로 포함하거나 이들 용어로 표현될 수 있다. 또한, 제어 로직이 소프트웨어로 구현될 때, 상기 프로세서(160)는 프로그램 모듈의 집합으로 구현될 수 있다. 이때, 프로그램 모듈은 메모리에 저장되고, 프로세서(160)에 의해 실행될 수 있다. 상기 메모리는 프로세서(160)의 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(160)와 연결될 수 있다. 더욱이, 배터리 팩(100)에는 MCU(Micro Controller Unit) 내지 BMS(Battery Management System)와 같은 용어로 지칭되는 제어 장치가 포함되는 경우가 많다. 상기 프로세서(160)는, 이러한 일반적인 배터리 팩(100)에 구비된 MCU나 BMS 등의 구성요소에 의해 구현될 수도 있다.
또한, 상기 프로세서(160)는, 차량 제어 유닛(12)과 통신 가능하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 프로세서(160)는, 차량 제어 유닛(12)과 유선 통신 및/또는 무선 통신을 통해 상호 연결되어, 차량 제어 유닛(12)과 신호를 송수신하도록 구성될 수 있다. 그리고, 차량 제어 유닛(12)과의 통신을 위해, 프로세서(160)는, 유선 통신용 접속 커넥터나 케이블 및/또는 무선 통신용 안테나 등을 구비할 수 있다. 또한, 이와 같은 프로세서(160)와 차량 제어 유닛(12) 사이의 통신 방식으로, 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 통신 기술이 채용될 수 있음은 물론이다.
여기서, 상기 프로세서(160)는, 배터리 팩(100)이 자동차(10)에 장착된 후, 차량 제어 유닛(12)으로부터 응답 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 그리고, 프로세서(160)는, 이러한 응답 신호 수신 여부에 따라 메모리 리더부(150)의 작동을 제어하도록 구성될 수 있다. 이에 대해서는, 도 3을 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)과 자동차(10) 사이의 연결 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 화살표 a1으로 표시된 바와 같이, 배터리 팩(100)이 자동차(10), 이를테면 자동차(10)의 파워 트레인에 장착되면, 프로세서(160)와 차량 제어 유닛(12)은, 화살표 a2로 표시된 바와 같이, 상호 통신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 프로세서(160)는, 배터리 팩(100)이 자동차(10)에 장착된 상태에서 차량 제어 유닛(12)으로 응답 요청 신호를 송신하고, 차량 제어 유닛(12)은 이러한 응답 요청 신호에 대응하는 응답 신호를 프로세서(160)로 전송하도록 구성될 수 있다.
여기서, 만일 프로세서(160)가 응답 요청 신호를 차량 제어 유닛(12)으로 전송하고, 차량 제어 유닛(12)으로부터 응답 신호를 정상적으로 수신한 경우, 프로세서(160)는 메모리 리더부(150)가 동작하지 않도록 할 수 있다. 그러나, 프로세서(160)가 응답 요청 신호를 차량 제어 유닛(12)으로 전송했음에도 불구하고 차량 제어 유닛(12)으로부터 응답 신호를 수신하지 못한 경우, 프로세서(160)는 화살표 a3로 표시된 바와 같이, 제어 신호를 송신하여 메모리 리더부(150)를 작동시키도록 구성될 수 있다. 그리고, 메모리 리더부(150)의 작동에 의해, 화살표 a4로 표시된 바와 같이, 차량 메모리(13)에 저장된 충전 정보가 독출될 수 있다. 그리고, 이때 독출된 충전 정보는, 화살표 a5로 표시된 바와 같이, 메모리 리더부(150)로부터 프로세서(160)로 전송될 수 있다. 이때, 프로세서(160)로 전송된 정보가 보조 배터리(11)가 방전되었다는 정보인 경우, 프로세서(160)는 화살표 a6로 표시된 바와 같이, 스위칭부(140)를 턴온시키도록 제어 신호를 전송할 수 있다. 그리고, 이러한 스위칭부(140)의 턴온을 통해, 화살표 a7으로 표시된 바와 같이, 배터리 팩(100)의 배터리 셀(110)로부터 자동차(10)의 보조 배터리(11)로 충전 전원이 공급될 수 있다. 이때, 자동차(10)의 보조 배터리(11) 입력단에는, DC/DC 컨버터(16)가 구비되어, 보조 배터리(11)에 적절한 크기의 전원이 공급되도록 할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 메모리 리더부(150)가 항상 작동되지 않고, 차량 제어 유닛(12) 측으로부터 응답 신호를 수신하지 못한 경우에만 작동될 수 있다. 즉, 배터리 팩(100)이 장착된 상태에서 차량 제어 유닛(12)으로부터 응답 신호를 수신한 경우, 프로세서(160)는 메모리 리더부(150)가 작동되지 않도록 할 수 있다. 이때에는, 차량 제어 유닛(12)이 정상적으로 동작하므로, 보조 배터리(11)의 충전 상태가 충분하다고 볼 수 있기 때문에, 메모리 리더부(150)를 작동시킬 필요가 없다. 반면, 배터리 팩(100)이 자동차(10)에 장착되었음에도 차량 제어 유닛(12)으로부터 응답 신호를 수신하지 못한 경우에는, 보조 배터리(11)로부터 차량 제어 유닛(12)으로 구동 전원이 제대로 공급되지 못한다고 볼 수 있다. 따라서, 상기 실시 구성과 같이 메모리 리더부(150)가 작동하도록 함으로써, 보조 배터리(11)가 방전 상태인지 여부에 대하여 확실하게 체크되도록 할 수 있다.
그러므로, 상기 실시 구성에 의하면, 보조 배터리(11)의 방전 상태가 보다 정확하게 파악될 수 있음은 물론이고, 메모리 리더부(150)에 의한 전력 내지 자원이 불필요하게 소모되는 것을 방지할 수 있다. 특히, 상기 메모리 리더부(150)는, 차량 메모리(13)에 저장된 정보를 독출하기 위해, 배터리 셀(110)의 전력을 소모할 필요가 있다. 이에, 메모리 리더부(150)는, 작동 시 전력 소모가 불가피한데, 상기 실시 구성에 의하면, 메모리 리더부(150)에 의한 전력 소모가 불필요하게 일어나는 것을 방지하거나 줄일 수 있다.
상기 메모리 리더부(150)는, 차량 메모리(13)에 저장된 충전 정보를 읽어오기 위해, 차량 메모리(13)에 구동 전류가 흐르도록 구성될 수 있다. 즉, 차량 메모리(13)는 자동차(10) 측에서 공급되는 전원이 없더라도, 배터리 팩(100)의 메모리 리더부(150) 측으로부터 공급되는 전원을 통해 구동 전류가 흐르도록 구성될 수 있다. 그리고, 차량 메모리(13)는, 이와 같이 흐르는 구동 전류를 통해, 저장된 정보가 메모리 리더부(150) 측으로 송출되도록 구성될 수 있다.
특히, 메모리 리더부(150)는, 자동차(10)의 보조 배터리(11)에서 차량 메모리(13)로 별도의 전원이 공급되지 않는 경우, 상기 차량 메모리(13)에 구동 전류가 흐르도록 구성될 수 있다. 더욱이, 메모리 리더부(150)는, 배터리 셀(110)로부터 충분한 전원을 공급받을 수 있으므로, 차량 메모리(13)로 구동 전류를 흐르게 하는 것이 용이하게 구현될 수 있다. 따라서, 자동차(10)의 보조 배터리(11) 등이 만방전된 상태라 하더라도, 메모리 리더부(150)에 의해 차량 메모리(13)에는 구동 전류가 흐를 수 있게 되므로, 차량 메모리(13)는 메모리 리더부(150)로 저장 정보를 송출할 수 있다. 그리고, 메모리 리더부(150)는, 이와 같이 송출된 정보를 통해 차량 메모리(13)에 저장된 충전 정보를 리딩(reading)할 수 있다.
상기 메모리 리더부(150)는, 차량 메모리(13)로 전자기파를 공급하여 전자기 유도에 의해 차량 메모리(13)에 구동 전류가 흐르도록 구성될 수 있다. 그리고, 메모리 리더부(150)는, 이러한 구동 전류에 의해 차량 메모리(13)로부터 송신된 충전 정보를 수신하도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 메모리 리더부(150)는, 전자기 유도 현상을 이용하여 차량 메모리(13)에 구동 전류가 흐르도록 할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 메모리 리더부(150)는, 무선 신호, 즉 전자기파를 생성하여 차량 메모리(13) 측으로 전송하도록 구성될 수 있다. 그리고, 메모리 리더부(150)는, 차량 메모리(13)로부터 송출된 보조 배터리(11)의 충전 정보를 수신하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 상기 메모리 리더부(150)는, 차량 메모리(13) 측으로 전자기파를 공급하는 송신기 및 차량 메모리(13) 측으로부터 전송된 전자기파를 수신하는 수신기를 구비한다고 할 수 있다. 예를 들어, 상기 메모리 리더부(150)는, 코일 형태로 구성된 안테나를 구비하여, 차량 메모리(13) 측으로 전자기파를 발생시키고, 차량 메모리(13) 측으로부터 송출된 전자기파를 수신하도록 구성될 수 있다.
한편, 차량 메모리(13)는, 메모리 리더부(150)로부터 공급된 전자기파를 통해 구동 전류가 흐르고, 이러한 구동 전류에 의해 내부에 저장된 정보가 메모리 리더부(150)로 공급될 수 있도록, 안테나 및 IC 칩(Integrated Circuit Chip)을 구비할 수 있다. 여기서, 안테나는, 메모리 리더부(150)로부터 공급된 전자기파를 통해 전류가 흐르는 형태로 구현될 수 있다. 특히, 안테나는, 메모리 리더부(150)로부터 공급된 자속의 변화를 통해 전류가 흐르도록 하는 코일 형태로 구성될 수 있다. 그리고, IC 칩은, 각종 정보, 특히 보조 배터리(11)의 충전 정보를 저장하도록 구성될 수 있다. 이때, 보조 배터리(11)의 충전 정보는, 차량 제어 유닛(12)에 의해 저장될 수 있다. 더욱이, 차량 제어 유닛(12)은, 보조 배터리(11)의 충전 상태가 기준값 이하인 경우, 해당 정보를 IC 칩에 저장하도록 구성될 수 있다. 그리고, 안테나에 전류가 흐르는 경우, IC 칩은, 내부에 저장된 정보를 안테나를 통해 무선 신호로서, 외부, 특히 메모리 리더부(150)로 송출하도록 구성될 수 있다.
상기 메모리 리더부(150)와 차량 메모리(13)의 통신 방식은, RFID(Radio Frequency IDentification) 방식이나 NFC(Near Field Communication) 방식의 근거리 무선 통신 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 메모리 리더부(150)는 RFID 리더기이고 차량 메모리(13)는 RFID 태그 형태로 구성될 수 있다.
특히, 상기 메모리 리더부(150)와 차량 메모리(13)의 통신 방식은, 패시브(passive) RFID 방식으로 구현될 수 있다. 이러한 패시브 RFID 방식에서는, 차량 메모리(13)로 별도의 전원이 공급되지 않아도 된다. 따라서, 자동차(10)의 보조 배터리(11)가 방전된 상태라 하더라도, 메모리 리더부(150)는 차량 메모리(13)와 통신 가능 범위 이내로만 위치하게 되면, 배터리 팩(100)의 전원을 통해 차량 메모리(13)에 저장된 정보를 읽어올 수 있다. 그리고, 이러한 과정을 통해, 메모리 리더부(150)는 자동차(10)의 보조 배터리(11)가 방전되었다는 사실을 파악할 수 있다.
다만, 본 발명이 반드시 이러한 구체적인 통신 형태로 한정되는 것은 아니며, 메모리 리더부(150)와 차량 메모리(13)의 통신 방식은, 이외에 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 형태의 무선 통신 방식으로 구현될 수 있다.
한편, 차량 메모리(13)에 대하여 충전 정보를 저장하는 주체는, 차량 제어 유닛(12)일 수 있다. 예를 들어, 차량 제어 유닛(12)은, 보조 배터리(11)의 SOC(State Of Charge)가 일정 수준 이하가 되면, 보조 배터리(11)의 전원이 부족하다는 정보를 차량 메모리(13)에 저장하도록 구성될 수 있다. 특히, 차량 제어 유닛(12)은, 보조 배터리(11)의 SOC가 차량 제어 유닛(12)을 구동시키지 못할 정도로 방전된 경우, 이러한 방전 사실을 차량 메모리(13)에 저장하도록 구성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 팩(100)은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 단말 통신부(170)를 더 포함할 수 있다.
상기 단말 통신부(170)는, 사용자의 휴대 단말과 통신 가능하도록 구성될 수 있다. 특히, 상기 단말 통신부(170)는, 사용자의 휴대 단말과, 블루투스, WiFi, NFC와 같은 무선 방식으로 신호를 주고받도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 단말 통신부(170)는, 사용자의 휴대 단말과 통신하기 위한 안테나 등을 구비할 수 있다. 한편, 사용자의 휴대 단말은, 배터리 팩(100)의 단말 통신부(170)와 통신 가능하게 구성된 애플리케이션 등을 탑재할 수 있다.
상기 단말 통신부(170)는, 프로세서(160)와 전기적으로 연결되어 신호를 주고받도록 구성될 수 있다. 즉, 프로세서(160)는, 단말 통신부(170)를 통해 외부 장치와 송수신 가능하도록 구성될 수 있다. 이를테면, 프로세서(160)는, 단말 통신부(170)를 통해, 사용자(자동차 운전자)의 스마트폰과 연결되어, 사용자로부터 명령 신호를 받거나, 사용자에게 알림 신호를 전송하도록 구성될 수 있다.
특히, 프로세서(160)는, 단말 통신부(170)를 통해 사용자의 허가 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 그리고, 프로세서(160)는, 이러한 사용자의 허가 신호를 수신한 이후, 스위칭부(140)를 턴온시키도록 구성될 수 있다. 즉, 프로세서(160)는, 사용자의 허가 신호를 수신하기 전에는, 스위칭부(140)를 턴온시키지 않도록 구성될 수 있다. 이에 대해서는, 도 4를 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 4는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩(100)에 대하여, 자동차(10) 및 휴대 단말(20)과 연결되는 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 본 실시예에 대해서는, 앞선 실시예와 차이점이 있는 부분을 위주로 설명하며, 앞선 실시예에 대한 설명이 동일 또는 유사하게 적용될 수 있는 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
도 4를 참조하면, 메모리 리더부(150)가, 화살표 b1으로 표시된 바와 같이, 차량 메모리(13)로부터 보조 배터리(11)가 만방전되었다는 정보를 수신하는 경우, 이러한 정보는 프로세서(160)로 전달될 수 있다. 이 경우, 프로세서(160)는, 단말 통신부(170)를 통해 휴대 단말(20)과 통신하도록 구성될 수 있다. 여기서, 휴대 단말(20)은 자동차 운전자의 휴대 단말(20), 이를테면 스마트폰일 수 있다. 특히, 프로세서(160)는, 화살표 b2로 표시된 바와 같이, 휴대 단말(20)로 보조 배터리(11)의 만방전 사실을 전송하고 보조 배터리(11)의 충전을 진행해도 되는지 여부를 문의하는 신호를 전송할 수 있다. 이 경우, 운전자는 휴대 단말(20)을 통해, 화살표 b3로 표시된 바와 같이, 보조 배터리(11)의 충전을 진행해도 좋다는 허가 신호를 단말 통신부(170)로 전송할 수 있다. 그러면, 이러한 허가 신호는 프로세서(160)로 전달되고, 프로세서(160)는, 화살표 b4로 표시된 바와 같이, 스위칭부(140)를 제어하여 스위칭부(140)가 턴온되도록 할 수 있다. 그리고, 스위칭부(140)가 턴온되면, 화살표 b5로 표시된 바와 같이, 배터리 셀(110)로부터 자동차(10)의 보조 배터리(11)로 충전 전원이 공급될 수 있다.
상기 실시 구성에서, 자동차(10)의 보조 배터리(11)가 방전된 상태인 경우, 프로세서(160)는 스위칭부(140)를 턴온하기 전에, 먼저 운전자에게 보조 배터리(11)의 방전 사실을 알리고, 스위칭부(140)를 턴온시킬지 여부를 문의할 수 있다. 그리고, 프로세서(160)는, 사용자가 휴대 단말(20)을 통해, 스위칭부(140)를 턴온시키도록 하는 허가 신호를 송신한 이후에 스위칭부(140)를 턴온시키도록 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 배터리 팩(100)으로부터 자동차(10)의 보조 배터리(11)로 충전 전원이 공급되기 전에, 사용자의 확인을 거치게 되므로, 사용자가 보조 배터리(11)의 방전 사실을 인지하고, 보조 배터리(11)의 충전을 제어하도록 할 수 있다. 더욱이, 상기 구성에 의할 경우, 사용자의 허가 신호 수신 이후에 전원 공급 단자(120)로 배터리 셀(110)의 전원이 공급되므로, 전원 공급 단자(120)를 통한 사용자의 감전 사고 등을 예방할 수 있다. 특히, 공유형 자동차(10)에 장착되는 교환형 배터리 팩(100)의 경우, 사용자가 직접 운반 또는 취급하는 상황이 자주 발생할 수 있는데, 상기 실시 구성에 의하면 사용자의 운반 내지 취급 과정에서 사용자가 전원 공급 단자(120)에 접촉하여 감전 사고 등이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 프로세서(160)는, 단말 통신부(170)를 통해 휴대 단말(20)로부터 메모리 리더부(150)의 작동 여부에 대한 명령을 수신하도록 구성될 수 있다. 즉, 프로세서(160)는, 단말 통신부(170)를 통해 운전자의 휴대 단말(20)로 메모리 리더부(150)를 작동시킬지 여부를 문의할 수 있다. 이때, 운전자가 휴대 단말(20)을 통해 메모리 리더부(150)의 작동을 허가하는 신호를 전송하면, 이러한 허가 신호는 단말 통신부(170)를 거쳐 프로세서(160)로 전송될 수 있다. 그러면, 프로세서(160)는, 메모리 리더부(150)를 작동시켜 차량 메모리(13)의 정보를 독출하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 메모리 리더부(150)의 불필요한 동작을 방지할 수 있다. 특히, 메모리 리더부(150)는 그 동작을 수행하기 위해 배터리 셀(110)의 전원을 이용할 수 있으므로, 메모리 리더부(150)의 불필요한 동작을 방지하는 경우, 배터리 셀(110)의 에너지 소모를 방지할 수 있다.
또한, 상기 프로세서(160)는, 단말 통신부(170)를 통해 휴대 단말(20)로부터 배터리 팩(100)의 장착 여부에 대한 정보를 수신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(160)는, 단말 통신부(170)를 통해 운전자의 휴대 단말(20)로 배터리 팩(100)이 자동차(10)에 장착되었는지 여부를 문의하는 신호를 전송할 수 있다. 그리고, 운전자가 휴대 단말(20)을 통해 배터리 팩(100)의 장착 사실을 전송하는 경우, 이러한 사실을 전송받은 프로세서(160)는 메모리 리더부(150)를 작동시키거나 스위칭부(140)를 제어하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 배터리 팩(100)이 장착된 상태에서 메모리 리더부(150)가 동작하거나 스위칭부(140)가 턴온되도록 함으로써, 배터리 팩(100)의 불필요한 자원 소모를 방지하고 운전자의 감전 사고를 예방할 수 있다.
또한, 상기 프로세서(160)는, 단말 통신부(170)를 통해 사용자의 허가 신호를 수신한 다음, 미리 정해진 지연 시간이 경과한 이후에 스위칭부(140)를 턴온시키도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 도 4의 구성에서, 화살표 b3로 표시된 바와 같이 휴대 단말(20)로부터 사용자의 허가 신호가 전송되는 경우, 단말 통신부(170)를 통해 이러한 허가 신호를 수신한 프로세서(160)는, 곧바로 스위칭부(140)를 턴온시키지 않고, 일정 시간 경과 후에 스위칭부(140)를 턴온시킬 수 있다. 보다 구체적인 예로서, 사용자가 휴대 단말(20)을 통해 보조 배터리(11)를 충전시켜도 좋다는 허가 신호를 전송하고 나서 30초가 경과된 이후의 시점에서, 프로세서(160)는 스위칭부(140)를 턴온시켜 배터리 셀(110)로부터 보조 배터리(11)로 충전 전원이 공급되도록 할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 배터리 팩(100)의 전원 공급 단자(120)로 충전 전원이 공급되기 전에 소정 시간 여유를 가질 수 있으므로, 사용자가 배터리 팩(100)의 전원 공급 단자(120)로 전원이 공급될 것이라는 점을 미리 파악하고 적절하게 대비할 수 있다. 특히, 공유형 자동차(10)의 교환형 배터리 팩(100)을 사용자가 직접 운반하거나 취급하는 경우, 배터리 팩(100)이 자동차(10)에 장착되지 않은 상태에서 배터리 팩(100)과 사용자의 휴대 단말(20) 통신이 이루어질 수 있다. 더욱이, 배터리 팩(100)과 휴대 단말(20) 사이의 원활한 통신을 위해서는, 배터리 팩(100)이 자동차(10)에 장착되기 전에 휴대 단말(20)과 통신이 이루어져야 할 수도 있다. 이 경우, 상기 실시 구성과 같이, 휴대 단말(20)을 통해 사용자가 배터리 팩(100)으로부터 자동차(10)의 보조 배터리(11)로 충전 전원이 공급될 수 있도록 허가 신호를 전송한 이후, 소정 시간 동안은 배터리 팩(100)의 전원 공급 단자(120)가 활성화되지 않은 상태이다. 따라서, 소정 시간 동안, 사용자는 안전하게 배터리 팩(100)을 자동차(10)에 장착하거나 취급할 수 있다. 뿐만 아니라, 자동차(10)에 배터리 팩(100)이 장착되기 전에 배터리 팩(100)의 전원 공급 단자(120)가 활성화되는 것을 방지함으로써, 배터리 팩(100)을 자동차(10)에 장착할 때 단자 측에서 스파크 등이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 프로세서(160)는, 단말 통신부(170)로부터 휴대 단말(20)의 위치 정보를 수신하도록 구성될 수 있다. 여기서, 휴대 단말(20)의 위치 정보는, 자동차(10)와의 상대적인 위치를 나타내는 정보일 수 있다. 예를 들어, 휴대 단말(20)의 위치 정보는, 자동차(10)와 휴대 단말(20)이 얼마나 떨어져 있는지 상호 간 거리를 나타내는 정보일 수 있다. 그리고, 상기 프로세서(160)는, 이와 같이 수신된 휴대 단말(20)의 위치 정보에 기초하여 메모리 리더부(150)의 동작을 제어하도록 구성될 수 있다. 이에 대해서는, 도 5를 참조하여, 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)과 자동차(10), 휴대 단말(20) 사이의 위치 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 프로세서(160)는, 휴대 단말(20)이 미리 정해진 특정 지역 또는 영역에 위치하는 경우, 메모리 리더부(150)를 동작시키도록 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 먼저, 휴대 단말(20)이 c1 지점에 위치하는 경우, 프로세서(160)는 메모리 리더부(150)가 동작되지 않도록 할 수 있다. 따라서, 휴대 단말(20)이 c1 지점에 위치할 때에는 메모리 리더부(150)가 차량 메모리(13)의 정보를 독출하기 위한 동작을 수행하지 않을 수 있다. 그러다가, 휴대 단말(20)이 c2 영역 내에 위치하게 되면, 프로세서(160)는 이러한 휴대 단말(20)의 위치 정보를 단말 통신부(170)를 통해 수신하게 되고, 메모리 리더부(150)가 동작하도록 제어할 수 있다. 따라서, 휴대 단말(20)이 c2 지점에 위치할 때에는 메모리 리더부(150)가 차량 메모리(13)의 정보를 독출하기 위한 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, c2 지점은 자동차(10) 내부 공간으로 설정될 수 있다. 이때, 프로세서(160)는, 휴대 단말(20)이 자동차(10) 외부에 위치하는 경우에는 메모리 리더부(150)가 동작되지 않도록 하고, 휴대 단말(20)이 자동차(10) 내부에 위치하는 경우에는 메모리 리더부(150)가 동작되도록 할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 메모리 리더부(150)의 불필요한 동작을 방지할 수 있다. 특히, 휴대 단말(20)은 통상적으로 사용자, 이를테면 자동차(10)의 운전자가 소지하는 경우가 많다. 그리고, 교환형 배터리 팩(100) 또한 사용자가 직접 운반할 수 있다. 따라서, 휴대 단말(20)의 위치와 배터리 팩(100)의 위치는 거의 유사하다고 할 수 있다. 즉, 프로세서(160)는, 휴대 단말(20)로부터 수신된 위치 정보를 통해 배터리 팩(100)의 위치를 추정할 수 있다. 따라서, 휴대 단말(20)의 위치가 자동차(10)로부터 멀리 떨어져 있다면, 배터리 팩(100) 역시 자동차(10)로부터 멀리 떨어져 있다고 볼 수 있다. 반면, 휴대 단말(20)의 위치가 자동차(10)와 가까운 곳에 위치해 있다면, 배터리 팩(100) 역시 자동차(10)와 가까운 거리에 위치한다고 추정할 수 있다. 예를 들어, 도 5의 구성에서, 휴대 단말(20)이 화살표 c3와 같이 이동한 것으로 파악된 경우, 배터리 팩(100) 역시 화살표 c4와 같은 형태로 이동한 것으로 추정할 수 있다. 그러므로, 휴대 단말(20)의 위치가 일정 지점에 위치하지 않는 경우에는, 배터리 팩(100) 또한 일정 지점에 위치하지 않는 것으로 보고, 메모리 리더부(150)가 동작하지 않도록 하여, 메모리 리더부(150)에 의한 불필요한 전력 소모를 방지할 수 있다. 즉, 상기 실시 구성에 의할 경우, 배터리 팩(100)이 자동차(10)에 장착되었을 가능성이 높은 경우에만 메모리 리더부(150)가 동작되도록 함으로써, 메모리 리더부(150)의 효율적인 동작이 가능하도록 할 수 있다.
더욱이, 스마트폰과 같은 휴대 단말(20)에는, GPS 모듈이나 NFC 모듈, WIFi 모듈, 블루투스 모듈 등과 같이 위치 정보를 탐색할 수 있는 장치가 구비되는 경우가 많다. 또한, 휴대 단말(20)의 경우, 자동차(10)와 다양한 방식으로 통신할 수 있다. 따라서, 프로세서(160)는, 이와 같이 휴대 단말(20)에 일반적으로 구비되어 있는 위치 탐색 장치 내지 통신 장치를 활용하여, 자동차(10)에 대한 휴대 단말(20)의 상대적인 위치 정보를 용이하게 수신 및 파악할 수 있다.
또한, 상기 프로세서(160)는, 휴대 단말(20)과 배터리 팩(100) 사이의 상대적 거리를 더 고려하여 메모리 리더부(150)의 동작을 제어하도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 프로세서(160)는, 휴대 단말(20)과 자동차(10) 사이의 상대적 거리를 고려할 뿐 아니라, 휴대 단말(20)과 배터리 팩(100) 사이의 상대적 거리도 함께 고려하도록 구성될 수 있다. 이에 대해서는, 도 6을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 6은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩(100)에 대하여 휴대 단말(20) 및 자동차(10)와의 상대적인 위치 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 6에서, 점선은, 휴대 단말(20)을 중심으로, 배터리 팩(100) 및 자동차(10)와의 미리 정해진 거리 이내의 영역을 나타낸다고 할 수 있다.
도 6을 참조하면, 휴대 단말(20)은 d1으로 표시된 바와 같은 영역 내에 위치하여, 자동차(10)와 일정 거리 이내에 위치한다고 할 수 있다. 그리고, 배터리 팩(100)이 d2 영역 내에 위치하는 경우, 휴대 단말(20)과 배터리 팩(100)도 일정 거리 이내에 위치한다고 할 수 있다. 이때, 프로세서(160)는, 이처럼 휴대 단말(20)과 배터리 팩(100) 사이의 상대적 거리가 일정 거리 이내이면서, 휴대 단말(20)과 자동차(10) 사이의 거리가 일정 거리 이내인 경우, 메모리 리더부(150)가 동작하도록 구성될 수 있다.
반면, 배터리 팩(100)이 d2 영역을 벗어나 d3 지점에 위치하는 경우, 휴대 단말(20)과 배터리 팩(100)은 일정 거리 이내에 위치한다고 볼 수 없다. 이 경우, 프로세서(160)는, 휴대 단말(20)과 배터리 팩(100) 사이의 상대적 거리가 일정 거리 이내이긴 하나, 메모리 리더부(150)가 동작하지 않도록 할 수 있다.
여기서, 휴대 단말(20)과 배터리 팩(100) 사이의 상대적 거리는, 상호 간 근거리 통신 유지 여부를 통해 판단될 수 있다. 즉, 프로세서(160)는, 휴대 단말(20)과 단말 통신부(170) 사이의 근거리 통신망이 유지된 상태, 이를테면 블루투스 페어링이 유지된 상태에서는 휴대 단말(20)과 배터리 팩(100)이 서로 일정 거리 이내에 위치해 있다고 판단할 수 있다. 반면, 프로세서(160)는, 이러한 블루투스 페어링이 해제되는 경우, 휴대 단말(20)과 배터리 팩(100)이 일정 거리 이내에 위치하지 않는다고 판단할 수 있다. 이 밖에도, 휴대 단말(20)과 배터리 팩(100) 사이의 상대적 거리는, 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 방식으로 판단될 수 있음은 물론이다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 휴대 단말(20)이 배터리 팩(100)과 근거리에 위치한 상태에서 휴대 단말(20)의 위치를 통해 배터리 팩(100)의 위치를 추정하므로, 배터리 팩(100)의 보다 정확한 위치 추정이 가능할 수 있다. 따라서, 휴대 단말(20)만이 자동차(10) 부근에 위치하고 배터리 팩(100)은 자동차(10) 부근에 위치하지 않는 경우, 메모리 리더부(150)가 동작되지 않도록 할 수 있다. 그러므로, 메모리 리더부(150)의 불필요한 동작이나 자원 소모가 보도 확실하게 방지될 수 있다.
또한, 상기 배터리 팩(100)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 위치 인식부(180)를 더 포함할 수 있다.
상기 위치 인식부(180)는, 배터리 팩(100)의 위치를 인식하도록 구성될 수 있다. 특히, 상기 배터리 팩(100)은, 자동차(10)와의 상대적인 위치를 인식하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 상기 배터리 팩(100)은, 위치를 인식할 수 있는 다양한 장치, 이를테면, GPS 모듈을 구비하여 자동차(10)의 위치에 대한 상대적인 위치를 인식하도록 구성될 수 있다. 또는, 상기 위치 인식부(180)는, 자동차(10)에 구비된 일정 부분이나 장치를 인식할 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 위치 인식부(180)는, 자동차(10)에 부착된 RFID 태그나 NFC 태그 등을 인식하도록 구성될 수 있다.
이와 같이, 위치 인식부(180)가 배터리 팩(100)의 위치, 특히 배터리 팩(100)과 자동차(10)의 상대적인 위치를 인식하면, 프로세서(160)는 이러한 위치 정보에 기초하여 메모리 리더부(150)의 동작을 제어하도록 구성될 수 있다. 이에 대해서는, 도 7을 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 7은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩(100)과 자동차(10)의 상대적 위치 관계를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 배터리 팩(100)에 위치 인식부(180)가 포함되어, 배터리 팩(100)과 자동차(10)의 상대적인 위치를 인식하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도면에서 자동차(10)와 배터리 팩(100) 사이의 거리가 일정 거리 이내인 부분이 점선 e1으로 표시된 영역인 경우, 상기 위치 인식부(180)가 배터리 팩(100)에 대하여 e1 영역 내에 위치하고 있는지 인식할 수 있다. 그리고, 위치 인식부(180)가 e1 영역 내에 위치한 것으로 인식한 경우, 이러한 위치 정보는 프로세서(160)로 전달될 수 있다. 그리고, 프로세서(160)는 메모리 리더부(150)의 동작을 턴온시키도록 제어할 수 있다. 반면, 위치 인식부(180)가 배터리 팩(100)에 대하여 e1 영역을 벗어난 지점, 이를테면 e2 지점에 배터리 팩(100)이 위치하는 것으로 인식한 경우, 프로세서(160)는 메모리 리더부(150)의 동작을 턴온시키지 않도록 제어할 수 있다. 즉, 프로세서(160)는, 배터리 팩(100)이 소정 지점 이내인 경우에만 메모리 리더부(150)가 동작하도록 하여 차량 메모리(13)의 충전 정보를 읽어 오도록 할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 메모리 리더부(150)의 불필요한 동작을 방지할 수 있다. 더욱이, 상기 실시 구성의 경우, 배터리 팩(100) 자체적으로 위치 인식이 가능하므로, 휴대 단말(20)과 통신을 통한 간접적인 위치 추정을 수행하지 않아도 된다. 또한, 이 경우, 배터리 팩(100)이 직접 위치를 인식하므로, 자동차(10)와의 상대적인 위치가 보다 정확하게 추정될 수 있다.
한편, 상기 도 6 및 도 7의 실시 구성에서는, 휴대 단말(20)이나 배터리 팩(100)의 위치 인식을 통해 메모리 리더부(150)의 동작이 제어되는 구성을 중심으로 설명되었으나, 이러한 휴대 단말(20)이나 배터리 팩(100)의 위치 인식을 통해 스위칭부(140)의 동작이 제어되도록 구성될 수도 있다. 특히, 휴대 단말(20)이나 배터리 팩(100)이 자동차(10)와 소정 거리 이내로 인식된 경우에만, 프로세서(160)는 스위칭부(140)를 턴온시키도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 도 7의 구성에서, 배터리 팩(100)이 e1 영역 이내에 위치하는 경우에만 스위칭부(140)가 턴온되고, 배터리 팩(100)이 e1 영역을 벗어나는 지점, 이를테면 e2 지점에 위치하는 경우에는 스위칭부(140)가 턴온되지 않도록 구성될 수 있다. 즉, 프로세서(160)는, 위치 인식부(180)가 배터리 팩(100)에 대하여 자동차(10)와의 상대적인 거리가 일정 거리 이내라고 인식한 경우에만, 스위칭부(140)가 턴온되도록 할 수 있다. 그리고, 위치 인식부(180)가 배터리 팩(100)에 대하여 자동차(10)와의 상대적인 거리가 일정 거리 이내가 아닌 경우, 스위칭부(140)가 턴온되지 않도록 할 수 있다. 여기서, 일정 거리 이내란, 배터리 팩(100)이 자동차(10)에 장착되었다고 볼 만한 거리이거나, 자동차(10)에 장착되기 직전이라고 볼 만한 거리로서, 관리자에 의해 적절하게 설정될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 배터리 팩(100)이 자동차(10)와 소정 거리 이내인 경우에만 스위칭부(140)가 턴온되므로, 운전자 등 사용자의 배터리 팩(100)에 대한 감전 사고 등을 예방할 수 있다. 또한, 사용자가 배터리 팩(100)을 자동차(10)에 장착할 때, 전원 공급 단자(120)에 미리 전원이 공급됨으로 인해, 자동차(10)의 접속 단자(14)와 접속 시 스파크 등이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
더욱이, 상기와 같은 실시 구성에서, 위치 인식부(180)가 배터리 팩(100)에 대하여 자동차(10)와의 상대적인 거리가 일정 거리 이내라고 인식한 경우, 프로세서(160)는 스위칭부(140)를 곧바로 턴온시키지 않고, 소정 시간 이후에 턴온시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 위치 인식부(180)가 배터리 팩(100)과의 상대적인 거리가 일정 거리 이내라고 인식한 경우, 프로세서(160)는 위치 인식부(180)의 인식 시간으로부터 20초 이후에 스위칭부(140)가 턴온되도록 할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 사용자가 배터리 팩(100)을 자동차(10)에 안정적으로 체결할 수 있는 시간이 확보되도록 할 수 있다. 따라서, 운전자의 감전 사고 예방 효과 및 접속 시 스파크 방지 효과 등이 보다 향상될 수 있다.
또한, 상기 프로세서(160)는, 보조 배터리(11)에 대한 충전 정보에 기초하여 보조 배터리(11)에 대한 충전을 제어하도록 구성될 수 있다. 즉, 메모리 리더부(150)는 차량 메모리(13)에 저장된 보조 배터리(11)의 충전 정보를 독출하여 프로세서(160)로 전달할 수 있다. 그리고, 프로세서(160)는 이러한 보조 배터리(11)의 충전 정보를 기반으로, 보조 배터리(11)에 대한 각종 충전 조건을 제어할 수 있다. 특히, 프로세서(160)는, 보조 배터리(11)에 대한 충전 시간, 충전량, 충전 전압 및 충전 전류 중 적어도 하나 이상을 제어하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 메모리 리더부(150)는, 보조 배터리(11)의 SOC(State Of Charge), 적정 충전 전압, 적정 충전 전류 등의 정보를 차량 메모리(13)로부터 독출할 수 있다. 그리고, 이러한 정보는 프로세서(160)로 전달될 수 있다. 그러면, 프로세서(160)는, 이러한 SOC, 적정 충전 전압 및 적정 충전 전류 등의 정보를 기초로, 스위칭부(140)나 컨버터 등을 제어하여 충전 시간, 충전량, 보조 배터리(11)로 공급되는 전압 및 전류의 크기 등을 제어할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 차량 메모리(13)에 저장된 보조 배터리(11)의 충전 정보를 기초로, 배터리 팩(100)으로부터 적절한 충전 조건이 자동으로 설정되어, 최적화된 형태의 충전 전원이 보조 배터리(11)로 공급될 수 있다. 따라서, 보조 배터리(11)의 상태나 종류, 사양 등에 따라 관리자나 사용자가 별도로 명령하지 않더라도, 배터리 팩(100) 자체적으로 최적의 조건에서 보조 배터리(11) 충전이 이루어지도록 할 수 있다.
또한, 상기 메모리 리더부(150)는, 보조 배터리(11)의 충전 중에도 차량 메모리(13)로부터 보조 배터리(11)의 충전 정보 등을 독출할 수 있다. 그리고, 이와 같이 독출된 정보는 프로세서(160)로 전달되어, 프로세서(160)는 보조 배터리(11)의 충전 중에 변화된 상태를 반영하여 충전 조건 등을 적절하게 변경하도록 구성될 수 있다. 따라서, 이 경우, 보조 배터리(11)의 충전 상황 변화에 적응적으로 대처하여 보다 적합한 조건으로 보조 배터리(11)의 충전이 이루어지도록 할 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩(100)은, 자동차(10)에 탈착 가능하게 구성될 수 있다. 그리고, 본 발명에 따른 배터리 팩(100)은, 자동차(10)에 장착 시 차량 메모리(13)의 정보를 독출하여, 만일 보조 배터리(11)가 방전되었다면, 먼저 보조 배터리(11)로 전원을 공급하여 차량 제어 유닛(12)이 정상적으로 동작하도록 할 수 있다. 그리고, 차량 제어 유닛(12)이 정상적으로 동작할 수 있는 상황이 된 이후, 배터리 셀(110)로부터 모터(15)로 자동차(10)를 운행하기 위한 구동 전원이 공급될 수 있다. 이에 대해서는, 도 8을 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)과 자동차(10)의 연결 및 동작 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 본 실시예에 대해서도, 앞선 실시예와 차이점이 있는 부분을 위주로 설명하며, 동일 또는 유사한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 팩(100)의 경우, 배터리 셀(110)과 메모리 리더부(150) 사이에는 배터리 셀(110)로부터 메모리 리더부(150)로 동작 전원이 공급될 수 있도록 리더 전원 경로(190)가 구비될 수 있다. 이때, 리더 전원 경로(190) 상에는 리더 스위치(191)가 구비되어, 리더 전원 경로(190)가 선택적으로 개폐되도록 할 수 있다. 또한, 자동차(10)의 경우, 접속 단자(14)와 모터(15) 사이의 구동 전원 경로(132) 상에는, 해당 경로를 선택적으로 개폐시키기 위한 모터 스위치(17)가 구비될 수 있다.
이러한 구성에서, 본 발명에 따른 배터리 팩(100)이 자동차(10)에 장착된 경우, 프로세서(160)는, 화살표 f1으로 표시된 바와 같이, 배터리 셀(110)과 메모리 리더부(150) 사이에 위치하는 리더 스위치(191)를 턴온시킬 수 있다. 이때, 프로세서(160)가 리더 스위치(191)를 턴온시키기 전에, 차량 제어 유닛(12)과 통신이 이루어지는지 여부를 먼저 확인하도록 할 수 있음은, 앞서 설명한 바와 같다. 이처럼, 리더 스위치(191)가 턴온되면, 배터리 셀(110)로부터 메모리 리더부(150)로 전원이 공급되어, 메모리 리더부(150)는 동작할 수 있다. 따라서, 메모리 리더부(150)는, 화살표 f2로 표시된 바와 같이, 차량 메모리(13)에 저장된 보조 배터리(11)의 충전 정보를 독출할 수 있다. 이때, 보조 배터리(11)의 충전 상태가 일정 수준 이하, 이를테면 만방전된 상태라고 읽혀진 경우, 이러한 정보는 화살표 f3로 표시된 바와 같이, 프로세서(160)로 전달될 수 있다. 그러면, 프로세서(160)는, 화살표 f4로 표시된 바와 같이, 스위칭부(140)를 턴온시킴으로써, 화살표 f5로 표시된 바와 같이, 배터리 셀(110)로부터 보조 배터리(11)로 전원이 공급되도록 할 수 있다. 따라서, 보조 배터리(11)는, 충전될 수 있고, 이러한 보조 배터리(11)의 충전으로 인해 차량 제어 유닛(12)이 정상적으로 동작할 수 있다.
이처럼, 차량 제어 유닛(12)이 정상적으로 동작할 수 있게 된 상태에서, 운전자(사용자)가 시동을 걸게 되면, 차량 제어 유닛(12)은 화살표 f6로 표시된 바와 같이, 접속 단자(14)와 모터(15) 사이의 전원 경로 상에 위치하는 모터 스위치(17)를 턴온시킬 수 있다. 그러면, 화살표 f7으로 표시된 바와 같이, 배터리 셀(110)로부터 모터(15)로 구동 전원이 공급될 수 있다.
한편, 앞선 여러 실시예에서는, 배터리 팩(100)에 포함된 공통의 전원 공급 경로(130) 및 공통의 전원 공급 단자(120)를 통해, 보조 배터리(11)와 모터(15)로 전원이 공급되는 구성을 중심으로 도시되어 있으나, 본 발명이 반드시 이러한 실시예로 한정되는 것은 아니다.
도 9는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩(100)과 자동차(10)의 연결 및 동작 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 본 실시예에 대해서도, 앞선 실시예와 차이점이 있는 부분을 위주로 설명하며, 동일 또는 유사한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 팩(100)에서, 전원 공급 단자(120)는, 충전 전원 단자(121) 및 구동 전원 단자(122)를 구비할 수 있다. 여기서, 충전 전원 단자(121)는, 자동차(10)에 구비된 보조 배터리(11)의 접속 단자(14A)에 접속 가능하도록 구성될 수 있다. 그리고, 구동 전원 단자(122)는, 모터(15)의 접속 단자(14B)에 접속 가능하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 충전 전원 단자(121)와 구동 전원 단자(122)는 각각, 보조 배터리(11)의 접속 단자(14A)와 모터(15)의 접속 단자(14A)에 대응되는 형태 및 사양으로 구성될 수 있다.
또한, 상기 전원 공급 경로(130)는, 충전 전원 경로(131) 및 구동 전원 경로(132)를 구비할 수 있다. 여기서, 충전 전원 경로(131)는, 배터리 셀(110)과 충전 전원 단자(121) 사이에 연결되어 보조 배터리(11)로 충전 전원을 공급할 수 있도록 구성된 경로라 할 수 있다. 따라서, 보조 배터리(11)는, 배터리 셀(110)로부터 충전 전원 경로(131), 충전 전원 단자(121) 및 접속 단자(14A)를 경유하여 충전 전원을 공급받을 수 있다. 그리고, 구동 전원 경로(132)는, 배터리 셀(110)과 구동 전원 단자(122) 사이에 연결되어 모터(15)로 구동 전원을 공급할 수 있도록 구성된 경로라 할 수 있다. 따라서, 모터(15)는, 배터리 셀(110)로부터 구동 전원 경로(132), 구동 전원 단자(122) 및 접속 단자(14B)를 경유하여 구동 전원을 공급받을 수 있다.
이와 같은 구성에서, 상기 스위칭부(140)는, 충전 스위칭부(141)와 구동 스위칭부(142)를 구비할 수 있다. 여기서, 충전 스위칭부(141)는, 충전 전원 경로(131) 상에 구비되어 충전 전원의 공급 여부를 스위칭하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 충전 스위칭부(141)가 턴온되는 경우, 충전 전원 경로(131)가 연결 상태로 유지되어, 충전 전원이 배터리 셀(110)로부터 보조 배터리(11)로 공급될 수 있다. 그리고, 구동 스위칭부(142)는, 구동 전원 경로(132) 상에 구비되어 구동 전원의 공급 여부를 스위칭하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 구동 스위칭부(142)가 턴온되는 경우, 구동 전원 경로(132)가 연결 상태로 유지되어, 구동 전원이 배터리 셀(110)로부터 모터(15)로 공급될 수 있다. 이때, 이러한 충전 스위칭부(141)와 구동 스위칭부(142)는, 프로세서(160)의 제어 하에 턴온 또는 턴오프될 수 있다.
보다 구체적으로, 화살표 g1으로 표시된 바와 같이, 메모리 리더부(150)가 차량 메모리(13)로부터 보조 배터리(11)가 방전되었다는 사실을 인식한 경우, 이러한 정보는 프로세서(160)로 전달될 수 있다. 그러면, 프로세서(160)는, 화살표 g2로 표시된 바와 같이, 충전 스위칭부(141)를 턴온시킬 수 있다. 이 경우, 화살표 g3로 표시된 바와 같이, 배터리 셀(110)로부터 보조 배터리(11)로 충전 전원이 공급되어 보조 배터리(11)가 충전될 수 있다. 그리고, 이러한 보조 배터리(11)의 충전에 의해, 차량 제어 유닛(12)은 정상적으로 동작할 수 있게 된다. 특히, 차량 제어 유닛(12)과 프로세서(160)는, 화살표 g4로 표시된 바와 같이, 상호 통신 가능하게 된다. 이때, 운전자가 시동을 걸게 되면, 이러한 요청 신호는, 프로세서(160)로 전달될 수 있다. 그리고, 프로세서(160)는, 화살표 g5로 표시된 바와 같이, 구동 스위칭부(142)를 턴온시킬 수 있다. 따라서, 화살표 g6로 표시된 바와 같이, 배터리 셀(110)로부터 모터(15)로 구동 전원이 공급되어 자동차(10)의 운행이 이루어질 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 자동차(10) 측의 보조 배터리(11) 및/또는 모터(15)와 접속 단자(14A, 14B) 사이에 별도의 스위치가 구비되지 않을 수 있다. 즉, 상기 실시 구성에 의하면, 자동차(10) 측의 차량 제어 유닛(12) 등에 의해 별도로 스위치가 제어될 필요 없이, 배터리 팩(100) 측에서 자체적으로 스위치 제어를 통해 보조 배터리(11) 및/또는 모터(15)로 전원이 선택적으로 공급되도록 할 수 있다. 따라서, 자동차(10) 측의 전원 경로에 스위치가 구비되었는지 여부에 관계 없이, 배터리 팩(100) 측에서 충전 전원 내지 구동 전원의 공급 여부를 결정하기 때문에, 배터리 팩(100)의 호환성이 보다 좋아질 수 있다.
또한, 상기 실시 구성에 의하면, 메모리 리더부(150)에 의한 차량 메모리(13) 리딩 단계 이후에 충전 전원 단자(121) 및 구동 전원 단자(122)로 전원이 공급될 수 있다. 즉, 메모리 리더부(150)에 의한 리딩 단계 이전에는 충전 전원 단자(121) 및 구동 전원 단자(122)가 활성화되지 않을 수 있다. 따라서, 배터리 팩(100)에 구비된 단자들을 통해 감전 사고 등이 일어나는 문제가 감소될 수 있다. 특히, 배터리 팩(100)에서 모터(15)로 구동 전원을 공급하는 구동 전원 단자(122) 측에는 매우 큰 전압 내지 전류가 인가될 수 있다. 하지만, 상기 실시 구성의 경우, 메모리 리더부(150)의 리딩 동작 및 차량 제어 유닛(12)과의 정상 통신 이후에 구동 전원 단자(122)가 활성화되므로, 구동 전원 단자(122)의 활성화에 따른 감전 사고 예방 효과가 더욱 향상될 수 있다.
한편, 도면에는 도시되지 않았으나, 본 발명에 따른 배터리 팩(100)은, 배터리 팩(100)이 자동차(10)에 장착되었음을 인식할 수 있도록 구성된 장착 인식부를 더 포함할 수 있다.
이러한 장착 인식부는, 자동차(10)와의 무선 통신 방식 또는 기계적 체결 방식 등 다양한 방식으로, 배터리 팩(100)의 장착 여부를 인식하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 자동차(10)의 배터리 팩 안착 위치에 RFID 태그나 NFC 태그가 구비되고, 장착 인식부는, 이러한 RFID 태그나 NFC 태그를 인식할 수 있는 RFID 리더 또는 NFC 리더 형태로 구현될 수 있다. 이 경우, 배터리 팩(100)이 자동차(10)의 안착 위치에 제대로 안착된 경우, 장착 인식부와 해당 태그 사이의 거리가 인식 거리 이내에 들어오게 됨으로써, 장착 인식부는, 배터리 팩(100)이 자동차(10)에 장착되었다고 인식할 수 있다. 이 밖에도, 장착 인식부는, 다른 다양한 방식으로, 배터리 팩(100)이 자동차(10)에 장착되었음을 인식하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 장착 인식부는, 가속도 센서를 구비하여, 가속도 센서에 의한 가속도 측정값을 이용함으로써, 배터리 팩(100)의 장착 여부를 인식하도록 구성될 수 있다.
그리고, 이와 같이, 장착 인식부에 의해 배터리 팩(100)의 정상적인 장착이 인식되면, 이러한 정보는 프로세서(160)로 전달될 수 있다. 이때, 프로세서(160)는, 정상적인 장착이 인식된 이후에, 각종 동작, 이를테면 도 3의 실시예에 도시된 바와 같은 차량 제어 유닛(12)과의 통신 동작(화살표 a2), 메모리 리더부(150)의 리딩 명령(a3) 및/또는 스위칭부(140)의 턴온 동작(화살표 a6) 등이 수행되도록 할 수 있다.
본 발명의 이러한 실시예에 의하면, 배터리 팩(100)이 자동차(10)에 정상적으로 장착된 이후에 프로세서(160)와 차량 제어 유닛(12) 사이의 통신, 메모리 리더부(150)의 리딩, 및/또는 배터리 셀(110)로부터 보조 배터리(11)로의 전원 공급이 수행될 수 있다. 따라서, 배터리 팩(100)의 여러 구성요소에 대한 불필요한 동작 내지 전력 소모를 줄이고, 감전 사고 등을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 자동차(10)는, 상술한 본 발명에 따른 배터리 팩(100)을 포함할 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 자동차(10)는, 상기 여러 실시예에서 설명된 바와 같이, 교환이 가능한 배터리 팩(100)이 탑재되도록 구성될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 자동차(10)는, 이러한 배터리 팩(100) 이외에 다른 장치, 이를테면 앞서 설명한, 차량 제어 유닛(12), 보조 배터리(11), 모터(15), 접속 단자(14), DC/DC 컨버터(16) 등이나 모터(15)의 구동 전원 입력단 측에 구비된 인버터 등을 더 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 자동차(10)는, 본 발명의 출원 시점에 공지된 자동차의 다양한 구성요소를 더 채용할 수 있음은 물론이다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100: 배터리 팩
110: 배터리 셀
120: 전원 공급 단자
121: 충전 전원 단자, 122: 구동 전원 단자
130: 전원 공급 경로
131: 충전 전원 경로, 132: 구동 전원 경로
140: 스위칭부
141: 충전 스위칭부, 142: 구동 스위칭부
150: 메모리 리더부
160: 프로세서
170: 단말 통신부
180: 위치 인식부
190: 리더 전원 경로
191: 리더 스위치
10: 자동차
11: 보조 배터리
12: 차량 제어 유닛
13: 차량 메모리
14: 접속 단자
15: 모터
16: DC/DC 컨버터
17: 모터 스위치
20: 휴대 단말

Claims (11)

  1. 차량 제어 유닛, 상기 차량 제어 유닛으로 작동 전원을 공급하는 보조 배터리 및 상기 보조 배터리의 충전 정보를 저장하는 차량 메모리를 구비하고 모터에 의해 구동되는 자동차에 탈착 가능하게 구성되어, 상기 모터로 구동 전원을 공급하는 배터리 팩에 있어서,
    하나 이상의 이차 전지를 구비하는 배터리 셀;
    상기 보조 배터리 및 상기 모터와 연결된 상기 자동차의 접속 단자에 접속 가능하게 구성된 전원 공급 단자;
    상기 전원 공급 단자와 상기 배터리 셀의 사이에 위치하여 상기 배터리 셀로부터 상기 전원 공급 단자로 전원을 공급할 수 있도록 구성된 전원 공급 경로;
    상기 전원 공급 경로 상에 구비되어, 상기 전원 공급 경로를 선택적으로 온오프시킬 수 있도록 구성된 스위칭부;
    상기 배터리 셀의 전원을 이용하여 상기 차량 메모리에 저장된 충전 정보를 독출하는 메모리 리더부; 및
    상기 메모리 리더부에 의해 독출된 상기 보조 배터리의 충전 정보에 기초하여, 상기 스위칭부를 제어함으로써 상기 배터리 셀로부터 상기 보조 배터리로 전원이 공급될 수 있도록 구성된 프로세서
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 차량 제어 유닛과 통신 가능하게 구성되고, 상기 배터리 팩이 상기 자동차에 장착 후, 상기 차량 제어 유닛으로부터 응답 신호를 수신하지 못한 경우, 상기 메모리 리더부를 작동시켜 상기 차량 메모리에 저장된 충전 정보가 독출될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 메모리 리더부는, 상기 차량 메모리에 구동 전류가 흐르도록 함으로써 상기 차량 메모리에 저장된 충전 정보를 독출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 메모리 리더부는, 상기 차량 메모리로 전자기파를 공급하여 전자기 유도에 의해 상기 차량 메모리에 구동 전류가 흐르도록 하고, 상기 구동 전류에 의해 송신된 상기 충전 정보를 수신하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제1항에 있어서,
    사용자의 휴대 단말과 통신 가능하도록 구성된 단말 통신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 단말 통신부를 통해 사용자의 허가 신호를 수신한 이후, 상기 스위칭부를 턴온시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 사용자의 허가 신호를 수신한 이후, 미리 정해진 지연 시간 이후에 상기 스위칭부를 턴온시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 단말 통신부로부터 상기 휴대 단말의 위치 정보를 수신하고, 상기 수신된 위치 정보에 기초하여 상기 메모리 리더부의 동작을 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 팩의 위치를 인식하도록 구성된 위치 인식부를 더 포함하고,
    상기 프로세서는, 상기 위치 인식부에 의해 인식된 위치 정보에 기초하여, 상기 메모리 리더부의 동작을 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 메모리 리더부에 의해 독출된 충전 정보에 기초하여 상기 보조 배터리에 대한 충전 시간, 충전량, 충전 전압 및 충전 전류 중 적어도 하나 이상을 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩을 포함하는 자동차.
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