KR102635387B1

KR102635387B1 - 파워스테이션 및 이에 의한 배터리셀의 과열 방지 방법

Info

Publication number: KR102635387B1
Application number: KR1020220037716A
Authority: KR
Inventors: 김종호
Original assignee: (주)네온테크
Priority date: 2022-03-27
Filing date: 2022-03-27
Publication date: 2024-02-08
Also published as: KR20230139421A

Abstract

본 발명은 파워스테이션 및 이에 의한 배터리셀의 과열 방지 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기차에 연결하여 충전할 때 전기차가 방전되지 않도록 하며, 외부기기에 전력을 공급할 때 파워스테이션이 과열되는 것을 방지하는 기능을 구비한 파워스테이션 및 이에 의한 배터리셀의 과열 방지 방법에 관한 것이다. 본 발명은 하우징, 상기 하우징 내부에 설치되어, 입출되는 전력을 저장하는 배터리부, 상기 하우징 일측에 설치되어, 상기 배터리부에 전력을 공급하는 전력입력부, 상기 하우징 일측에 설치되어, 상기 배터리부로부터 전력을 공급받아 충전이 필요한 외부기기에 전력을 공급하기 위해 복수의 콘센트를 구비하는 전력출력부, 상기 하우측 일측에 설치되어, 상기 배터리부의 잔여 전력량, 상기 전력입력부의 전력 입력 상황 및 상기 전력출력부의 전력 출력 상황을 표시하는 디스플레이부, 상기 하우측 일측에 설치되어, 상기 배터리부, 전력입력부, 전력출력부 및 디스플레이부를 제어하는 제어부를 포함하여 구성된다.

Description

파워스테이션 및 이에 의한 배터리셀의 과열 방지 방법{Portable Power Station And Prevention Method of Overheating of Battery Cells by the Same}

본 발명은 파워스테이션 및 이에 의한 배터리셀의 과열 방지 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기차에 연결하여 충전할 때 전기차가 방전되지 않도록 하며, 외부기기에 전력을 공급할 때 파워스테이션이 과열되는 것을 방지하는 기능을 구비한 파워스테이션 및 이에 의한 배터리셀의 과열 방지 방법에 관한 것이다.

파워스테이션(Power Station)이란 휴대가 가능한 대용량 배터리를 말하는데 파워뱅크라고도 하며, 일반적으로 캠핑이나 차박, 낚시 등의 야외활동에서 보조전원으로 사용할 수 있다. 야외 여가생활이 확대되면서 야외에서 전기의 필요성이 높아지고 있어 파워스테이션에 대한 수요는 증가하고 있다. 예를 들어, 200Ah의 파워스테이션의 경우 미니 냉장고(40W)는 최대 75시간, 전기장판(100W)은 최대 30시간, 선풍기(50W)는 최대 60시간까지 사용할 수 있다.

파워스테이션에는 일반적으로 세 종류가 있다. 첫째는 리튬이온 파워스테이션으로, 가볍고 밀도가 좋으나 고온에 취약하고 폭발 위험이 있다. 둘째는 리튬폴리머 파워스테이션으로, 고출력을 낼 수 있지만 과방전시 배터리가 부풀어올라 제기능을 상실하고 충방전 횟수가 500회 정도로 효율성이 떨어진다. 셋째는 리튬인산철 파워스테이션으로 리튬이온 파워스테이션이나 리튬폴리머 파워스테이션보다 20~30% 효율성이 높고 폭발 위험성이 거의 없다. 또한, 리튬인산철 파워스테이션은 충방전 횟수도 2,000회 이상이어서 다른 파워스테이션에 비해 많이 사용된다.

전기차의 보급으로 파워스테이션이 방전되었을 때 전기차를 통한 파워스테이션 충전이 늘어나고 있다. 그러나, 파워스테이션 충전 후 전기차의 전기가 소모되어 도리어 전기차가 방전되는 상황이 벌어지는 경우도 있다. 또한, 파워스테이션으로 다수의 외부기기를 충전할 때 파워스테이션이 과열되어 제기능을 발휘하지 못하는 경우가 자주 발생하고 있다. 파워스테이션의 대중화로 상기의 문제들에 대한 관심이 많아지고 있고 이를 개선할 수 있는 기술에 연구가 더 필요한 실정이다.

대한민국 등록특허공보 제10-1400123호 대한민국 등록특허공보 제10-1831986호 대한민국 등록특허공보 제10-1384913호 대한민국 등록특허공보 제10-1533558호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전기차로부터 전력을 공급받아 파워스테이션을 충전할 때 전기차 구동에 필요한 잔여 전기량인 기설정 기준치에 도달하면 충전을 중단시켜 전기차가 완전히 방전되는 것을 방지할 수 있는 파워스테이션을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 파워스테이션으로 다수의 외부기기를 충전할 때 파워스테이션이 과열되어 제기능을 발휘하지 못하고 성능저하가 되는 것을 방지할 수 있는 파워스테이션을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 파워스테이션은 하우징; 상기 하우징 내부에 설치되어, 입력되는 전력을 저장하는 배터리부; 상기 하우징 일측에 설치되어, 상기 배터리부에 전력을 공급하는 전력입력부; 상기 하우징 일측에 설치되어, 상기 배터리부로부터 전력을 공급받아 충전이 필요한 외부기기에 전력을 공급하기 위해 복수의 콘센트를 구비하는 전력출력부; 상기 하우징 일측에 설치되어, 상기 배터리부의 잔여 전력량, 상기 전력입력부의 전력 입력 상황 및 상기 전력출력부의 전력 출력 상황을 표시하는 디스플레이부; 및 상기 하우징 일측에 설치되어, 상기 배터리부, 전력입력부, 전력출력부 및 디스플레이부를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 배터리부는, 복수의 배터리셀을 구비하여, 상기 배터리부의 일측에서 순서를 부여하여 홀수의 순서를 가지는 홀수의 배터리셀을 상기 외부기기에 전력을 공급할 때 우선 사용하고, 상기 홀수의 배터리셀이 온도가 기설정한 온도에 도달하면, 상기 홀수의 배터리셀의 사용을 중단하고 짝수의 순서를 가지는 짝수의 배터리셀로 상기 외부기기에 전력을 공급하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 제어부는, 상기 배터리부, 전력입력부, 전력출력부 및 디스플레이부의 작동을 제어하는 일반 제어부, 상기 배터리부에 충전 중인 전기차의 전력량을 실시간으로 측정하여 측정한 상기 전기차의 전력량이 기설정한 기준치 이하일 때 상기 배터리부로의 충전을 차단하는 전기차 제어부를 포함하는 것을 바람직하다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 파워스테이션에 의한 배터리셀 과열 방지 방법은 상기 외부기기와 상기 파워스테이션이 연결되는 제1 단계; 상기 홀수의 배터리셀을 작동시켜 상기 외부기기가 충전되는 제2 단계; 상기 제1 온도센서에서 상기 홀수의 배터리셀의 온도가 모니터링되는 제3 단계; 상기 제1 온도센서에서 기설정한 온도에 도달하는 것이 감지되면 경고 신호가 상기 일반 제어부에 전송되는 제4 단계; 및 상기 일반 제어부는 상기 홀수의 배터리셀의 작동을 중단시키고 상기 짝수의 배터리셀을 작동시켜 상기 외부기기가 계속 충전되는 제5 단계;를 포함하는 것을 특징이다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 전기차로 파워스테이션을 충전할 때 전기차의 전력이 모두 소모되어 전기차가 구동할 없는 상황을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 파워스테이션으로 다수의 외부기기를 충전하더라도 파워스테이션이 과열되어 성능이 저하되는 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 파워스테이션의 개략도이다.
도 2(a)는 본 발명의 일 실시예에 의한 복수의 배터리셀이 교차로 작동되는 것을 나타내는 도면이며, 도 2(b)는 본 발명의 다른 일 실시예에 의한 복수의 배터리셀이 교차로 작동되는 것을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 파워스테이션이 전기차와 연결되어 충전하는 것을 나타내는 도면이다.
도 4(a)는 본 발명의 일 실시예에 의한 하우징 정면에 이동레일이 위치한 것을 나타내며, 도 4(b)는 본 발명의 일 실시예에 의한 이동레일을 따라 전력입력부 및 전력출력부가 하우징의 정면이 아닌 다른 측면으로 이동한 것을 나타내며, 도 4(c)는 본 발명의 일 실시예에 의한 이동레일을 따라 전력입력부가 하우징의 정면이 아닌 다른 측면으로 이동한 것을 나타내며, 도 4(d)는 본 발명의 일 실시예에 의한 이동레일을 따라 전력출력부가 하우징의 정면이 아닌 다른 측면으로 이동한 것을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 제1 이동레일 및 전력입력부 홈을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 파워스테이션에 의한 배터리셀 과열 방지 방법의 순서도이다.

하기에 나타난 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 한편, 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예로부터 다양한 변형이 가능하다. 이하에서, 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 “...모듈”, “...부” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미한다.

이하에서는 본 발명의 파워스테이션(10)의 구성에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 파워스테이션(10)의 개략도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 파워스테이션(10)은 하우징(100), 배터리부(200), 전력입력부(300), 전력출력부(400), 디스플레이부(500) 및 제어부(600)를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 하우징(100)은 파워스테이션(10)의 외부 케이스이다. 파워스테이션(10)은 휴대가 가능하고 야외에서 많이 사용되기 때문에 파워스테이션(10) 내부의 전자장치 및 배터리를 보호하기 위해 가볍고 견고한 재질의 재료로 만들어져야 한다. 일반적으로는 알루미늄 소재의 하우징(100)을 많이 사용하고 있지만, 플라스틱 또는 철재 등 다양한 소재를 사용하여 하우징(100)을 제작할 수 있다.

본 발명의 배터리부(200)는 하우징(100) 내부에 설치되어, 입력되는 전력을 저장한다. 배터리부(200)는 복수의 배터리셀(210)을 구비하는데, 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리셀(210)은 리튬이온(Li-ion) 배터리 또는 리튬인산철(LiFePo₄) 배터리일 수 있다. 상기 두 종류의 배터리는 종래의 납산 배터리에 비해 가볍고 에너지 밀도가 높이 때문에 파워스테이션(10)의 배터리셀(210)로 많이 사용되고 있다. 에너지 밀도가 높다는 것은 같은 전압과 용량으로 배터리팩을 만들 때 더 가볍게 만들 수 있다는 것이다. 리튬인산철 배터리는 납산 배터리보다 2배 높은 에너지 밀도를 가지고 있고, 리튬이온 배터리는 리튬인산철 배터리보다 1.5배 높은 에너지 밀도를 가지고 있다. 리튬이온 배터리의 만충전압(Charging Voltage)은 4.2V, 공칭전압(Nominal Voltage)은 3.6V, 종지전압(Cutoff Voltage)은 2.5V이고, 리튬인산철 배터리의 만충전압은 3.6V, 공칭전압은 3.2V, 종지전압은 2V이다. 상기의 만충전압, 공칭전압, 종지전압이 다르기 때문에 배터리팩을 제조할 때 동일 전압과 용량으로 제조하게 되면 리튬인산철 배터리가 리튬이온 배터리보다 더 많은 셀이 사용되어야 한다. 따라서, 리튬인산철 배터리로 제조된 배터리팩은 리튬이온 배터리로 제조된 배터리팩보다 무겁게 된다. 단순 전압과 용량으로 본다면 리튬이온 배터리가 우수하다고 볼 수 있지만, 충방전 횟수가 리튬이온 배터리는 약 500~700회, 리튬인산철 배터리는 약 1,500~2,000회로 리튬인산철 배터리가 더 좋은 충방전 효율을 가지고 있다. 또한, 리튬인산철 배터리는 폭발 위험이 낮고, 공칭전압 3.2V를 꾸준히 유지하다 종지전압으로 떨어지기 때문에 안정성이 높은 배터리셀이라고 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 배터리셀(210)로는 리튬인산철 배터리를 사용하는 것이 바람직하다.

도 2(a)는 본 발명의 일 실시예에 의한 복수의 배터리셀이 교차로 작동되는 것을 나타내는 도면이며, 도 2(b)는 본 발명의 다른 일 실시예에 의한 복수의 배터리셀이 교차로 작동되는 것을 나타내는 도면이다. 본 발명의 배터리부(200)는 복수의 배터리셀(210)을 구비한다. 도 2(a) 참조하면, 배터리부(200)의 일측에서 순서를 부여하여 홀수의 순서를 가지는 홀수의 배터리셀(210A)을 외부기기에 전력을 공급할 때 우선 사용할 수 있다. 또한, 홀수의 배터리셀(210A)이 온도가 기설정한 온도에 도달하면, 홀수의 배터리셀(210A)의 사용을 중단하고 배터리부(200)의 일측에서 순서를 부여하여 짝수의 순서를 가지는 짝수의 배터리셀(210B)로 외부기기에 전력을 공급할 수 있다. 배터리부(200)에는 복수의 배터리셀(210)이 인접해서 위치하고, 다수의 외부기기를 동시에 충전하게 되면 배터리셀(210)이 과열되게 된다. 배터리셀(210)이 과열이 되면 성능이 저하될 수 있고, 심한 경우에는 폭발의 위험도 있다. 본 발명에서는 배터리셀(210)이 과열되어 성능이 저하되는 것을 방지하기 위해, 복수의 배터리셀(210)을 교차로 사용하는 방법을 채택하고 있다. 배터리셀(210)을 배터리부(200) 일측에서부터 번호를 부여하여 홀수에 위치한 배터리셀(210)을 홀수의 배터리셀(210A)이라고 하고, 짝수에 위치한 배터리셀(210)을 짝수의 배터리셀(210B)이라고 가정하면, 외부기기의 충전 시 우선 홀수의 배터리셀(210A)을 사용할 수 있다. 홀수의 배터리셀(210A)이 과열 상태에 도달하면, 홀수의 배터리셀(210A)의 사용을 중단하고 짝수의 배터리셀(210B)을 사용할 수 있다. 일정 시간이 지난 홀수의 배터리셀(210A)이 정상 온도로 도달하게 되면 대기 상태로 두고, 짝수의 배터리셀(210B)이 과열되는 경우 짝수의 배터리셀(210B)의 사용을 중단하고 홀수의 배터리셀(210A)을 사용할 수 있다. 이렇게 교차로 배터리셀(210)을 사용하여 배터리셀(210)의 과열을 방지할 수 있다. 좀 더 구체적으로 설명하면, 상기 홀수의 배터리셀(210A)은 상기 홀수의 배터리셀(210A)의 온도를 감지하는 제1 온도센서(220A)를 구비할 수 있고, 상기 짝수의 배터리셀(210B)은 상기 짝수의 배터리셀(210B)의 온도를 감지하는 제2 온도센서(220B)를 구비할 수 있다. 상기 홀수의 배터리셀(210A) 및 짝수의 배터리셀(210B)이 과열되는 기준인 임계 온도는 상기 제어부(600)에서 설정될 수 있고, 상기 제1 온도센서(220A) 및 제2 온도센서(220B)는 상기 제어부(600)에서 설정된 임계 온도에 도달하게 되면, 상기 제어부(600)에 경고 신호를 전송할 수 있다. 본 발명에서는 예를 들어 임계 온도를 리튬 배터리가 과열이 시작되는 온도인 40~50℃ 범위 내에서 설정할 수 있다. 상기 제1 온도센서(220A)에서 경고 신호를 접수한 상기 제어부(600)는 상기 홀수의 배터리셀(210A)의 사용을 중단하고 상기 짝수의 배터리셀(210B)의 사용을 개시하게 할 수 있다. 또한, 상기 제2 온도센서(220B)에서 경고 신호를 접수한 상기 제어부(600)는 상기 짝수의 배터리셀(210B)의 사용을 중단하고 상기 홀수의 배터리셀(210A)의 사용을 개시하게 할 수 있다. 또한, 도 2(b) 참조하면, 상기 배터리부(200)의 복수의 배터리셀(210)은 상기 배터리부(200)의 외측에서 중앙으로 갈수록 상기 배터리셀(210)의 두께는 점점 얇아지게 형성될 수 있다. 복수의 배터리셀(210)이 하우징(100) 내부의 한정된 공간에 밀집하여 배치되기 때문에 배터리셀(210)을 교차로 사용한다 하더라도 배터리셀(210)이 과열되는 것은 불가피한 현상이다. 배터리셀(210)이 과열될 때 배터리부(200)의 외측에 위치한 배터리셀(210)은 외부와 접해있는 면적이 많고 외부와의 열전달로 인해 온도가 내려갈 수 있어 중앙에 위치한 배터리셀(210)보다 적게 과열될 수 있다. 즉, 배터리부(200)의 중앙으로 갈수록 복수의 배터리셀(210)은 인접한 배터리셀(210)이 방출하는 열에 의해 더욱 영향을 받게 된다. 따라서, 배터리부(200)의 외측에서 중앙으로 갈수록 배터리셀의 두께를 얇게하여 복수의 배터리셀(210)이 전체적으로 덜 과열될 수 있도록 할 수 있다.

본 발명의 전력입력부(300)는 하우징(100) 일측에 설치되어, 배터리부(200)에 전력을 공급한다. 배터리부(200)는 다양한 전원을 통해 충전이 될 수 있는데, 12V, 24V, 48V, 60V, 110V, 220V 등 다양한 전압으로 충전이 가능하다. 즉, 가정용 플러그, 전기차 플러그, 아답터, USB 포트 등을 통해 배터리부(200)는 충전될 수 있다. 본 발명의 전력입력부(300)는 DC 전원으로 배터리부(200)가 충전될 수 있도록 AC 전원으로 전력이 입력될 때에는 DC 전원으로 변경될 수 있게 전력입력부 인버터를 구비할 수 있다. 즉, 전력입력부 인버터는 입력되는 AC 전원을 DC 전원으로 변환하여 배터리부(200)에 전력을 제공한다. 전력입력부(300)는 다양한 모양의 콘센트를 구비하여 외부 전원으로터 전력을 공급받을 수 있어야 한다. 전기차(20)가 많이 보급되면서, 야외 활동에 전기차를 가져가는 경우가 많아지면서, 파워스테이션(10)의 충전이 필요할 때 전기차(20)와 연결할 필요성이 많아졌다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 파워스테이션(10)이 전기차(20)와 연결되어 충전하는 것을 나타내는 도면이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 전력입력부(300)는 전기차(20)와 연결하기 위한 플러그(310) 및 케이블(320)을 구비할 수 있다. 상기 플러그(310)는 전기차(20)의 충전 콘센트에 연결할 수 있어야 한다. 전기차(20)를 통한 충전을 진행할 때 전기차(20)의 전력이 충분하지 못해 파워스테이션(10)의 배터리부(200)를 충전하고 전기차(20)의 배터리가 방전이 되는 상황이 발생할 수 있다. 본 발명에서는 배터리부(200)에 충전 중인 전기차(20)의 전력량을 실시간으로 측정하여 측정한 전기차(20)의 전력량이 기설정한 기준치 이하일 때 배터리부(200)로의 충전을 차단할 수 있다.

본 발명의 전력출력부(400)는 하우징(100) 일측에 설치되어, 배터리부(200)로부터 전력을 공급받아 충전이 필요한 외부기기에 전력을 공급하기 위해 복수의 콘센트를 구비한다. 다양한 외부기기가 가정용 플러그 또는 USB 포트 등을 통해 전력출력부(400)의 복수의 콘센트에 연결될 수 있도록 하고, 12V, 24V, 48V, 60V, 110V, 220V 등 다양한 전압과 DC 또는 AC 전원으로 사용될 수 있도록 전력출력부(400)는 DC 전원을 AC 전원으로 변환하여주는 전력출력부 인버터를 구비할 수 있다.

도 4(a)는 본 발명의 일 실시예에 의한 하우징(100) 정면에 이동레일(110)이 위치한 것을 나타내며, 도 4(b)는 본 발명의 일 실시예에 의한 이동레일(110)을 따라 전력입력부(300) 및 전력출력부(400)가 하우징(100)의 정면이 아닌 다른 측면으로 이동한 것을 나타내며, 도 4(c)는 본 발명의 일 실시예에 의한 이동레일(110)을 따라 전력입력부(300)가 하우징(100)의 정면이 아닌 다른 측면으로 이동한 것을 나타내며, 도 4(d)는 본 발명의 일 실시예에 의한 이동레일(110)을 따라 전력출력부(400)가 하우징(100)의 정면이 아닌 다른 측면으로 이동한 것을 나타낸다. 도 4(a) 내지 도 4(d)를 참조하면, 상기 하우징(100)은 상기 전력입력부(300) 또는 상기 전력출력부(400)가 상기 하우징(100)의 정면을 포함하는 4면을 따라 수평으로 이동할 수 있는 이동레일(110)을 상기 하우징(100) 표면에 구비할 수 있다. 예를 들어, 이동레일(110)은 하우징(100)의 정면, 우측면, 뒷면, 좌측면에 순환되게 구비되어 상기 전력입력부(300) 또는 상기 전력출력부(400)가 이동레일(110)을 따라 이동될 수 있다.

상기 전력입력부(300)는 제1 이동레일(110A)을 따라 상기 하우징(100)의 정면을 포함하는 4면으로 이동할 수 있고, 상기 전력출력부(400)는 제1 이동레일(110A)의 하부에 위치한 제2 이동레일(110B)을 따라 상기 하우징(100)의 정면을 포함하는 4면으로 이동할 수 있다. 상기 전력입력부(300)와 상기 하우징은 서로 마주보는 면을 기준으로 할 때, 상기 하우징과 마주보는 상기 전력입력부(300)의 뒷면에 제1 이동레일(110A) 상에서 이동가능하도록 직선상의 제1 홈부를 구비하여, 상기 직선상의 제1 홈부는 제1 이동레일(110A)을 따라서 이동하여 상기 전력입력부(300)는 하우징 상에서 이동하게 할 수 있다. 또한, 상기 전력출력부(400)와 상기 하우징은 서로 마주보는 면을 기준으로 할 때, 상기 하우징과 마주보는 상기 전력출력부(400)의 뒷면에 제2 이동레일(110B) 상에서 이동가능하도록 직선상의 제2 홈부를 구비하여, 상기 직선상의 제2 홈부는 제2 이동레일(110B)을 따라서 이동하여 상기 전력입력부(300)는 하우징 상에서 이동하게 할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 제1 이동레일(110A) 및 전력입력부 홈(330)을 나타내는 도면이다. 도 5를 참조하면, 상기 전력입력부(300)는 상기 제1 이동레일(110A)과 접하는 부분의 내측에 전력입력부 홈(330)을 형성하여 상기 제1 이동레일(110A) 상에서 이동할 수 있고, 상기 전력출력부(400)는 상기 제2 이동레일(110B)과 접하는 부분의 내측에 전력출력부 홈(410)을 형성하여 상기 제2 이동레일(110B) 상에서 이동할 수 있다.

상기 제1 이동레일(110A)은 제1 이동레일(110A)의 레일 상에 일정 간격으로 이격되어 형성된 제1 정지부를 구비할 수 있고, 상기 제2 이동레일(110B)은 제2 이동레일(110B)의 레일 상에 일정 간격으로 이격되어 형성된 제2 정지부를 구비할 수 있다. 제1 정지부 및 제2 정지부에 의하여 상기 전력입력부(300) 및 상기 전력출력부(400)가 레일 상에서 이동하는 것을 제한 할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 이동레일(110A) 상에 상기 전력입력부(300)가 이동할 때는 상기 제1 정지부는 제1 이동레일(110A)의 상부면과 동일한 높이를 가지며, 상기 제1 이동레일(110A) 상에 상기 전력입력부(300)가 이동되는 것을 제한하려는 때는 상기 제1 정지부는 제1 이동레일(110A)의 상부면에서 돌출되게 할 수 있다. 또한, 상기 제2 이동레일(110B) 상에 상기 전력출력부(400)가 이동할 때는 상기 제2 정지부는 상기 제2 이동레일(110B)의 상부면과 동일한 높이를 가지며, 상기 제2 이동레일(110B) 상에 상기 전력출력부(400)가 이동되는 것을 제한하려는 때는 상기 제2 정지부는 제2 이동레일(110B)의 상부면에서 돌출되게 할 수 있다. 상기 정지부가 이동레일 상에 돌출되게 하는 것은 예를 들어 상기 제1 정지부 및 제2 정지부는 이동레일에 형성된 홀 내부에 부착된 스프링과 연결된 플레이트 형태의 버튼을 구비하고, 상기 버튼에 제1 압력을 가하여 홀 내부에 위치한 버튼을 이동레일의 외부로 돌출되게 하며, 상기 버튼에 제2 압력을 가하여 버튼을 홀 내부에 고정하게 하여 정지부가 이동레일의 상부면과 동일한 위치에 놓이도록 할 수 있다. 상술한 바는 스프링을 사용한 정지부의 정지 방법에 관한 것이나, 이동레일의 수직한 방향으로 돌출가능한 스토퍼를 구비하여, 상기 스토퍼의 인출에 의하여 정지도 가능하다.

또한, 상기 전력입력부(300) 및 전력출력부(400)는 플렉서블한 전선 등에 의하여 배터리부와 연결되어 배터리부에 전기를 충전하거나 배터리부로부터 전기를 방출하게 할 수 있다. 따라서, 상기 전력입력부(300) 및 전력출력부(400)가 이동레일을 따라 이동하여도 하우징 내부의 공간에 플렉서블한 전선의 감김 및 풀림에 의하여 상기 전력입력부(300) 및 전력출력부(400)는 배터리부와 연결된 상태로 전기를 충방전하는 것은 가능하다.

이와 같이, 하우징(100) 표면에 이동레일(110)을 구비하여, 전력입력부(300) 또는 전력출력부(400)는 디스플레이부(500) 및 제어부(600)가 위치한 하우징(100)의 정면이 아닌 다른 면으로도 이동이 가능하게 하여, 본 발명의 파워스테이션(10)은 무게가 무겁기 때문에 한 곳에 고정해서 사용하게 되는데, 전력입력부(300) 또는 전력출력부(400)가 벽면을 향하게 되는 경우가 발생할 수 있으며, 이러한 경우에 전력입력부(300) 또는 전력출력부(400)를 이동레일(110)을 통해 이동시켜 사용할 수 있는 장점이 있다. 특히, 전력출력부(400)는 다양한 종류의 콘센트를 구비하기 때문에 전력출력부(400)를 제2 이동레일(110B)을 통해 이동하게 되면 외부기기의 충전 케이블의 길이의 제한을 받지 않고 다수의 외부기기를 충전할 수 있다.

본 발명의 디스플레이부(500)는 하우징 일측에 설치되어, 배터리부(200)의 잔여 전력량, 전력입력부(300)의 전력 입력 상황 및 전력출력부(400)의 전력 출력 상황을 표시한다. 본 발명의 일 실시예에 의한 디스플레이부(500)는 파워스테이션(10)의 전력 입출 상황 및 배터리 잔여 전력 등을 나타내는 LCD 또는 LED 패널일 수 있다. 디스플레이부(500)는 일반 제어부(610)의 BMS 모듈(611)에서 센싱한 배터리부(200)의 잔여 전력량, 전력입력부(300)의 전력 입력 상황 및 전력출력부(400)의 전력 출력 상황을 표시할 수 있다. 또한, 디스플레이부(500)는 상기의 표시 항목 이외에도 파워스테이션(10)의 작동 및 제어와 관련하여 필요한 추가 항목이 있다면 추가적으로 표시할 수 있다.

본 발명의 제어부(600)는 하우징의 일측에 설치되어, 배터리부(200), 전력입력부(300), 전력출력부(400) 및 디스플레이부(500)를 제어한다. 제어부(600)는 배터리부(200), 전력입력부(300), 전력출력부(400) 및 디스플레이부(500)의 작동을 제어하는 일반 제어부(610)와 배터리부(200)에 충전 중인 전기차(20)의 전력량을 실시간으로 측정하여 측정한 전기차(20)의 전력량이 기설정한 기준치 이하일 때 배터리부(200)로의 충전을 차단하는 전기차 제어부(620)를 포함한다. 일반 제어부(610)(600)는 배터리부(200)를 제어하는 BMS(Battery Management System) 모듈(611)을 구비할 수 있다. BMS 모듈(611)은 배터리셀(210)의 전압 밸런싱을 하여 전압을 조절하고 배터리셀(210)에 과부하가 걸리지 않도록 관리하는 역할을 한다. BMS 모듈(611)은 특정 배터리셀(210)이 고장났다 하더라도 셀밸런싱을 통해 다른 배터리셀(210)로 대체하여 사용하도록 제어한다. BMS 모듈(611)은 전류센서와 전압센서를 구비할 수 있는데, 전류센서의 전류 측정을 통해 배터리셀(210)의 충방전을 제어하고 전류가 과전류 또는 저전류 상태가 되지않도록 모니터링하여 배터리셀(210)이 정상 작동되도록 제어한다. 또한, BMS 모듈(611)은 상기 제1 온도센서(220A) 및 제2 온도센서(220B)와 연동하여 배터리셀(210)의 온도를 관리할 수 있다. 즉, BMS 모듈(611)은 온도가 높은 배터리셀(210)은 연결을 중단시키고, 냉각이 충분히 이루어진 후 다시 연결될 수 있게 제어할 수 있다. 또한, BMS 모듈(611)은 배터리셀(210)의 전류, 전압, 온도를 센싱하여 충전상태(State of Charge, SOC)를 예측할 수 있는데, SOC 예측을 통해 배터리셀(210)의 잔량을 알 수 있다. SOC는 지정된 가용 영역에 따라 상한선 및 하한선 기준을 정하여, 지정된 기준의 SOC를 벗어나게 되면 BMS 모듈(611)은 리셋을 수행하고 더 이상 충전하지 않도록 전력입력부(300)를 제한한다.

본 발명의 전기차 제어부(620)는 하우징(100) 일측에 위치한 제어부(600)에 구비되며, 상기 전기차(20)의 전력을 실시간으로 측정하는 전기차 전력측정부(621), 상기 전기차 전력측정부(621)에서 측정한 전력량이 상기 전기차(20)의 구동에 필요한 최소의 전력량인 기설정한 기준치 이하일 때는 전기차(20)로부터의 충전을 차단하는 전기차 충전제한부(622)를 포함할 수 있다. 본 발명의 파워스테이션(10)은 전기차(20)를 통해 충전할 경우, 플러그(310)와 케이블(320)을 전기차에 연결하고 충전이 시작되면 전기차 전력측정부(621)는 전기차의 잔여 전력 상태를 디스플레이부(500)에 표시하고, 전기차의 전력량이 기설정한 기준치 이하로 떨어질 때는 충전제한부(622)를 작동시켜 전기차(20)로부터의 더 이상의 충전을 차단할 수 있다. 이렇게 전기차(20)로부터의 충전을 제한시켜 전기차(20)의 배터리가 완전히 방전되어 전기차(20)가 구동을 못하는 상황을 방지할 수 있다. 전기차 전력측정부(621)는 별도의 전기차용 전류센서와 전압센서를 구비할 수 있는데, 전기차(20)의 전류와 전압을 측정하여 전기차(20)의 전력 상태를 측정할 수 있다. 전기차(20)로부터의 충전을 차단해야 하는 기준치는 설정은 전기차(20)의 차종마다 다를 수 있지만, 일반적으로 전기차(20)의 전력량이 10~20% 정도 유지할 수 있게 기준치를 설정할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 파워스테이션(10)에 의한 배터리셀(210) 과열 방지 방법에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 파워스테이션(10)에 의한 배터리셀(210) 과열 방지 방법의 순서도이다. 도 6을 참조하면, 본 발명의 파워스테이션(10)에 의한 배터리셀(210) 과열 방지 방법은 하기의 5 단계를 포함하여 구성될 수 있다.

제1 단계(S10) : 외부기기와 파워스테이션(10)이 연결되는 제1 단계

제2 단계(S20) : 홀수의 배터리셀(210A)을 작동시켜 외부기기가 충전되는 단계

제3 단계(S30) : 제1 온도센서(220A)에서 홀수의 배터리셀(210A)의 온도가 모니터링되는 제3 단계

제4 단계(S40) : 제1 온도센서(220A)에서 기설정한 온도에 도달하는 것이 감지되면 경고 신호가 일반 제어부(610)에 전송되는 단계

제5 단계(S50) : 일반 제어부(610)는 홀수의 배터리셀(210A)의 작동을 중단시키고 짝수의 배터리셀(210B)을 작동시켜 외부기기가 계속 충전되는 제5 단계

제1 단계(S10)는 외부기기와 파워스테이션(10)을 연결하는 단계이다. 단수 또는 복수의 외부기기를 전력출력부(400)의 콘센트에 연결한다. 본 발명의 파워스테이션(10)은 DC 또는 AC 전원을 출력할 수 있기 때문에 대다수의 외부기기를 충전할 수 있다.

제2 단계(S20)는 홀수의 배터리셀(210A)을 작동시켜 외부기기를 충전하는 단계이다. 본 단계에서는 홀수의 배터리셀(210A)(210)을 우선 작동시켰지만, 짝수의 배터리셀(210B)을 먼저 작동시킬 수도 있다. 본 발명의 목적은 배터리셀(210)을 교차로 작동시켜 배터리셀(210)이 과열되는 것을 방지하는데 있다.

제3 단계(S30)는 제1 온도센서(220A)가 홀수의 배터리셀(210A)의 온도를 모니터링하는 단계이다. 제1 온도센서(220A)는 홀수의 배터리셀(210A)의 온도를 지속적으로 측정하고 일반 제어부(610)(600)는 제1 온도센서(220A)에서 전송하는 홀수 배터리셀(210)을 온도를 지속적으로 접수한다. 만약, 짝수의 배터리셀(210B)이 우선 작동되는 경우에는 제2 온도센서(220B)에서 짝수의 배터리셀(210B)의 온도를 지속적으로 모니터링한다.

제4 단계(S40)는 제1 온도센서(220A)에서 기설정한 온도에 도달하는 것이 감지되면 경고 신호를 일반 제어부(610)에 전송하는 단계이다. 리튬 배터리의 경우 40℃ 이상부터 과열이 시작되는데, 본 발명에서는 40~50℃ 사이에서 임계 온도를 설정하여 임계 온도에 도달하면 제1 온도센서(220A)에서 경고 신호를 일반 제어부(610)로 전송할 수 있다. 만약, 짝수의 배터리셀(210B)이 작동하고 있다면, 제2 온도센서(220B)에서 기설정한 임계 온도에 도달하면 제2 온도센서(220B)에서 경고 신호를 일반 제어부(610)로 전송할 수 있다.

제5 단계(S50)는 일반 제어부(610)가 홀수의 배터리셀(210A)의 작동을 중단시키고 짝수의 배터리셀(210B)을 작동시켜 외부기기를 계속 충전하는 단계이다. 홀수의 배터리셀(210A)이 이미 임계 온도에 도달하였기 때문에 홀수의 배터리셀(210A)의 작동을 중단시켜 냉각을 시키고, 짝수의 배터리셀(210)을 작동시켜 외부기기를 중단 없이 계속 충전시킬 수 있다. 만약, 짝수의 배터리셀(210B)이 임계 온도에 도달하면 짝수의 배터리셀(210B)의 작동을 중단시켜 냉각을 시키고, 홀수의 배터리셀(210A)을 작동시켜 외부기기를 중단 없이 계속 충전시킬 수 있다.

본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

10 : 파워스테이션
20 : 전기차
100 : 하우징
110 : 이동레일
110A : 제1 이동레일
110B : 제2 이동레일
200 : 배터리부
210 : 배터리셀
210A : 홀수의 배터리셀
210B : 짝수의 배터리셀
220A : 제1 온도센서
220B : 제2 온도센서
300 : 전력입력부
310 : 플러그
320 : 케이블
330 : 전력입력부 홈
400 : 전력출력부
410 : 전력출력부 홈
500 : 디스플레이부
600 : 제어부
610 : 일반 제어부
611 : BMS 모듈
620 : 전기차 제어부
621 : 전기차 전력측정부
622 : 전기차 충전제한부

Claims

하우징;
상기 하우징의 내부에 설치되어, 입력되는 전력을 저장하는 배터리부;
상기 하우징의 일측에 설치되어, 상기 배터리부에 전력을 공급하는 전력입력부;
상기 하우징의 일측에 설치되어, 상기 배터리부로부터 전력을 공급받아 충전이 필요한 외부기기에 전력을 공급하기 위해 복수의 콘센트를 구비하는 전력출력부;
상기 하우징의 일측에 설치되어, 상기 배터리부의 잔여 전력량, 상기 전력입력부의 전력 입력 상황 및 상기 전력출력부의 전력 출력 상황을 표시하는 디스플레이부; 및
상기 하우징의 일측에 설치되어, 상기 배터리부, 전력입력부, 전력출력부 및 디스플레이부를 제어하는 제어부;를 포함하며,
상기 배터리부는, 복수의 배터리셀을 구비하여, 상기 배터리부의 일측에서 순서를 부여하여 홀수의 순서를 가지는 홀수의 배터리셀을 상기 외부기기에 전력을 공급할 때 우선 사용하고, 상기 홀수의 배터리셀이 온도가 기설정한 온도에 도달하면, 상기 홀수의 배터리셀의 사용을 중단하고 짝수의 순서를 가지는 짝수의 배터리셀로 상기 외부기기에 전력을 공급하며,
상기 제어부는, 상기 배터리부, 전력입력부, 전력출력부 및 디스플레이부의 작동을 제어하는 일반 제어부, 상기 배터리부에 충전 중인 전기차의 전력량을 실시간으로 측정하여 측정한 상기 전기차의 전력량이 기설정한 기준치 이하일 때 상기 배터리부로의 충전을 차단하는 전기차 제어부를 포함하며,
상기 배터리부의 외측에서 중앙으로 갈수록 상기 배터리셀의 두께가 얇게 형성되며,
상기 하우징은 표면에 제1 이동레일 및 제2 이동레일을 구비하며, 상기 전력입력부는 제1 이동레일을 따라 상기 하우징의 정면을 포함하는 4면으로 이동하며, 상기 전력출력부는 제1 이동레일의 하부에 위치한 제2 이동레일을 따라 상기 하우징의 정면을 포함하는 4면으로 이동하며,
상기 전력입력부와 상기 하우징은 서로 마주보는 면을 기준으로 할 때, 상기 하우징과 마주보는 상기 전력입력부의 뒷면에 제1 이동레일 상에서 이동가능하도록 직선상의 제1 홈부를 구비하여, 상기 직선상의 제1 홈부는 상기 제1 이동레일을 따라 이동하며, 또한, 상기 전력출력부와 상기 하우징은 서로 마주보는 면을 기준으로 할 때, 상기 하우징과 마주보는 상기 전력출력부의 뒷면에 제2 이동레일 상에서 이동가능하도록 직선상의 제2 홈부를 구비하여, 상기 직선상의 제2 홈부는 상기 제2 이동레일을 따라 이동하며,
상기 제1 이동레일의 레일 상에 일정 간격으로 이격되어 형성된 제1 정지부가 구비되며, 상기 제2 이동레일의 레일 상에 일정 간격으로 이격되어 형성된 제2 정지부가 구비되는 것을 특징으로 하는 파워스테이션.