KR102644348B1 - 이륜차용 스마트 배터리장치 - Google Patents

이륜차용 스마트 배터리장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102644348B1
KR102644348B1 KR1020220001066A KR20220001066A KR102644348B1 KR 102644348 B1 KR102644348 B1 KR 102644348B1 KR 1020220001066 A KR1020220001066 A KR 1020220001066A KR 20220001066 A KR20220001066 A KR 20220001066A KR 102644348 B1 KR102644348 B1 KR 102644348B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
lithium
iron phosphate
power
starting power
Prior art date
Application number
KR1020220001066A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20230105762A (ko
Inventor
황재정
Original Assignee
황재정
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 황재정 filed Critical 황재정
Priority to KR1020220001066A priority Critical patent/KR102644348B1/ko
Publication of KR20230105762A publication Critical patent/KR20230105762A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102644348B1 publication Critical patent/KR102644348B1/ko

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/22—Balancing the charge of battery modules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/40—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/20—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
    • B60L53/24—Using the vehicle's propulsion converter for charging
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B60L58/14—Preventing excessive discharging
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B60L58/15—Preventing overcharging
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/80—Accessories, e.g. power sources; Arrangements thereof
    • B62M6/90—Batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/12—Bikes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/10—DC to DC converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/547—Voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/10—Road Vehicles
    • B60Y2200/13—Bicycles; Tricycles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91—Electric vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

전기를 동력으로 사용하는 이륜차에서, 슈퍼커패시터와 리튬-인산철 배터리를 이용하여 일체형 배터리를 구현하고, 단일의 배터리 보호 회로를 이용하여 일체형 배터리의 충방전을 제어하여 시동성을 개선하고, 블루투스 연동을 통해 메인 배터리의 방전을 차단하여 이륜차의 잠금장치로 활용할 수 있도록 한 이륜차용 스마트 배터리장치에 관한 것으로서, 순간 전압 보상 기능을 통해 시동용 전원을 충전하고, 방전을 통해 시동 전원을 공급해주는 복수의 슈퍼커패시터를 포함하는 시동 전원부, 전원을 충전하고 방전을 통해 주행시 전원을 공급해주는 복수의 리튬-인산철 배터리로 이루어진 배터리팩의 과충전/과방전/과전류로부터 회로를 보호하고, 시동 전원부의 복수의 슈퍼커패시터의 충방전을 제어하며, 복수의 리튬-인산철 배터리의 밸런싱을 제어하는 배터리 보호부 및 시동 전원부에 의해 공급되는 시동 전원으로 시동을 활성화하고, 복수의 리튬-인산철 배터리로부터 공급되는 전원으로 주행 동력을 발생하는 모터를 포함하여, 이륜차용 스마트 배터리장치를 구현한다.

Description

이륜차용 스마트 배터리장치{Smart battery system for two-wheeled vehicles}
본 발명은 이륜차용 스마트 배터리장치에 관한 것으로, 특히 전기를 동력으로 사용하는 이륜차에서, 슈퍼커패시터와 리튬-인산철 배터리를 이용하여 일체형 배터리를 구현하고, 단일의 배터리 보호 회로를 이용하여 일체형 배터리의 충방전을 제어하여 시동성을 개선하고, 블루투스 연동을 통해 메인 배터리의 방전을 차단하여 이륜차의 잠금장치로 활용할 수 있도록 한 이륜차용 스마트 배터리장치에 관한 것이다.
최근 지구 온난화와 같은 환경문제에 대한 관심이 높아짐에 따라, 지구 온난화 원인의 주범인 이산화탄소 배출 감소 요구가 증가하고, 전기로 동력을 얻는 전기 이륜차에 대한 수요가 늘어나고 있다.
전기를 동력원으로 하는 원동기와 같은 전기 이륜차(이하, "이륜차"라고 명명함)는 대부분 납축전지를 이용하여 구동 전원으로 사용하고, 시동 및 주행을 제어한다.
그러나 납축전지를 이용한 이륜차 배터리는 장기간 사용시 자연 방전에 의해 시동성에 위착하며, 충방전 효율이 떨어지는 단점이 있다.
아울러 이륜차에서 방전시 시동을 위해 점프 스타터를 이용하기도 하는 데, 이 경우 점프 스타터는 납축전지와는 별개의 제품으로 구현되므로, 사용자입장에서는 납축전지가 장착되었음에도 시동을 위해 점프 스타터를 별도로 구입하게 되어, 추가 비용이 발생하고, 점프 스타터의 보관을 위해 별도의 보관 장치 등이 필요한 불편함이 있다.
따라서 이륜차에서, 시스템 자체적으로 시동성을 개선하여 점프 스타터를 추가로 구입하는 불편함 및 비용 낭비를 줄일 수 있는 이륜차의 배터리 장치가 요구되고 있다.
대한민국 공개특허 10-2011-0043114(2011.04.27. 공개)(원동기 축전지 충전 및 교체 서비스 제공방법) 대한민국 공개특허 10-2018-0049588(2018.05.11. 공개)(전기이륜차용 배터라 자동 인식 충전 시스템 및 이의 제어 방법)
따라서 본 발명은 상기와 같은 일반적인 이륜차에서 발생하는 시동성의 취약함과 충방전 효율의 저하 문제를 개선하기 위해서 제안된 것으로서, 전기를 동력으로 사용하는 이륜차에서, 슈퍼커패시터와 리튬-인산철 배터리를 이용하여 일체형 배터리를 구현하고, 단일의 배터리 보호 회로를 이용하여 일체형 배터리의 충방전을 제어하여 시동성을 개선할 수 있도록 한 이륜차용 스마트 배터리장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 블루투스 연동을 통해 메인 배터리의 방전을 차단하여 이륜차의 잠금장치로 활용할 수 있도록 한 이륜차용 스마트 배터리장치를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 "이륜차용 스마트 배터리장치"는,
순간 전압 보상 기능을 통해 시동용 전원을 충전하고, 방전을 통해 시동 전원을 공급해주는 복수의 슈퍼커패시터를 포함하는 시동 전원부;
전원을 충전하고 방전을 통해 주행시 전원을 공급해주는 복수의 리튬-인산철 배터리로 이루어진 배터리팩의 과충전/과방전/과전류로부터 회로를 보호하고, 상기 시동 전원부의 복수의 슈퍼커패시터의 충방전을 제어하며, 상기 복수의 리튬-인산철 배터리의 밸런싱을 제어하는 배터리 보호부;
상기 시동 전원부에 의해 공급되는 시동 전원으로 시동을 활성화하고, 상기 복수의 리튬-인산철 배터리로부터 공급되는 전원으로 주행 동력을 발생하는 모터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 리튬-인산철 배터리와 상기 슈퍼커패시터는 단일의 함체에 일체형 모듈로 구현되는 것을 특징으로 한다.
상기에서 배터리 보호부는,
복수의 리튬-인산철 배터리로 이루어진 배터리팩;
상기 배터리팩의 각각의 리튬-인산철 배터리의 전압을 모니터링하고, 과충전, 과방전 및 과전류로부터 리튬-인산철 배터리의 충전 및 방전을 제어하여 회로를 보호하며, 상기 시동 전원부의 복수의 슈퍼커패시터의 충방전을 제어하며, 복수의 리튬-인산철 배터리의 밸런싱을 제어하는 밸런싱 및 보호 회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 밸런싱 및 보호회로는,
상기 리튬-인산철 배터리의 충전 및 방전 제어와 상기 시동 전원부의 슈퍼커패시터의 충전 및 방전 제어를 통합적으로 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 밸런싱 및 보호회로는,
시동 제어를 위한 제어 데이터를 수신하는 블루투스 모듈을 포함하고,
상기 블루투스 모듈에 의해 잠금 신호가 수신되면 메인 배터리인 상기 리튬-인산철 배터리의 방전을 차단하여 잠금장치를 구현하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 시동 전원부는,
입력되는 직류 전원을 소정의 직류 전원으로 변환하는 직류/직류 컨버터;
상기 직류/직류 컨버터를 통해 공급되는 전원을 시동 전원으로 충전하고, 상기 배터리 보호부의 방전 제어에 따라 충전된 전원을 방전하여 시동 전원을 공급해주며, 방전 차단을 통해 잠금장치 기능을 수행하는 복수의 슈퍼커패시터;
상기 복수의 슈퍼커패시터의 밸런싱을 조절하는 밸런싱 조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 전기를 동력으로 사용하는 이륜차에서, 슈퍼커패시터와 리튬-인산철 배터리를 이용하여 일체형 배터리를 구현하고, 단일의 배터리 보호 회로를 이용하여 일체형 배터리의 충방전을 제어하여 시동성을 개선하고, 충방전 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 블루투스 연동을 통해 메인 배터리의 방전을 차단하여 이륜차의 잠금장치로 활용할 수 있는 효과도 있다.
도 1은 본 발명에 따른 이륜차용 스마트 배터리장치의 개념도,
도 2는 본 발명에 따른 이륜차용 스마트 배터리장치의 블록 구성도,
도 3은 도 2의 배터리 보호부의 실시 예를 보인 회로도,
도 4는 도 2의 시동 전원부의 실시 예를 보인 회로도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 이륜차용 스마트 배터리장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
이하에서 설명되는 본 발명에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 이륜차용 스마트 배터리장치의 개념도이다.
시동 전원을 공급해주고 방전 차단을 통해 잠금장치 역할을 하는 복수의 커패시터(1)와, 주행시 주행 전원을 공급해주는 복수의 리튬-인산철 배터리(2)가 단일의 모듈(4)로 일체형 함체에 내장된다.
상기 일체형 함체의 내부에는 상기 복수의 커패시터(1)의 충전 및 방전 제어와, 상기 복수의 리튬-인산철 배터리(2)의 충전 및 방전 제어를 독립적으로 수행하는 배터리 보호회로(3)가 내장된다.
이러한 배터리 보호회로(3)에는 블루투스 모듈(3a)이 구비되어, 외부의 잠금장치 제어 데이터를 블루투스로 수신하면, 상기 배터리 보호회로(3)에서 메인 배터리인 상기 리튬-인산철 배터리(2)의 방전을 차단하여 시동 차단으로 이륜차의 잠금장치 역할을 수행한다.
도 2는 본 발명에 따른 "이륜차용 스마트 배터리장치"의 블록 구성도이고, 도 3은 도 2의 배터리 보호부(100)의 상세 회로도이며, 도 4는 도 2의 시동 전원부(200)의 상세 회로도이다.
시동 전원부(200)는 순간 전압 보상(충전 및 방전) 기능을 통해 시동용 전원을 충전하고, 방전을 통해 시동 전원을 공급해주는 복수의 슈퍼커패시터(230)를 포함한다.
이러한 시동 전원부(200)는 입력되는 직류 전원을 소정의 직류 전원으로 변환하는 직류/직류 컨버터(DC/DC Convertor)(210), 상기 직류/직류 컨버터(210)를 통해 공급되는 전원을 시동 전원으로 충전하고, 상기 배터리 보호부(100)의 방전 제어에 따라 충전된 전원을 방전하여 시동 전원을 공급해주며, 상기 복수의 슈퍼커패시터(230)의 밸런싱(Balancing)을 조절하는 밸런싱 조절부(220)를 포함한다.
배터리 보호부(100)는 전원을 충전하고 방전을 통해 주행시 전원을 공급해주는 복수의 리튬-인산철 배터리(VB2 - VB6)로 이루어진 배터리팩(120)의 과충전/과방전/과전류로부터 회로를 보호하고, 상기 시동 전원부(200)의 복수의 슈퍼커패시터(230)의 충방전을 제어하며, 상기 복수의 리튬-인산철 배터리의 밸런싱을 제어하는 역할을 한다.
이러한 배터리 보호부(100)는 복수의 리튬-인산철 배터리로 이루어진 배터리팩(120), 상기 배터리팩(120)의 각각의 리튬-인산철 배터리의 전압을 모니터링하고, 과충전, 과방전 및 과전류로부터 리튬-인산철 배터리의 충전 및 방전을 제어하여 회로를 보호하며, 상기 시동 전원부(200)의 복수의 슈퍼커패시터(230)의 충방전을 제어하며, 복수의 리튬-인산철 배터리의 밸런싱을 제어하는 밸런싱 및 보호 회로(110)를 포함한다.
상기 밸런싱 및 보호회로(110)는 상기 리튬-인산철 배터리의 충전 및 방전 제어와 상기 시동 전원부(200)의 슈퍼커패시터(230)의 충전 및 방전 제어를 통합적으로 수행한다.
이러한 밸런싱 및 보호회로(110)는 시동 제어를 위한 제어 데이터를 수신하는 블루투스 모듈(도 1의 3a)을 포함하고, 상기 블루투스 모듈에 의해 잠금 신호가 수신되면 메인 배터리인 복수의 리튬-인산철 배터리(2)의 방전을 차단하여 이륜차의 잠금장치를 구현한다.
모터(300)는 상기 시동 전원부(200)에 의해 공급되는 시동 전원으로 시동을 활성화하고, 상기 복수의 리튬-인산철 배터리로부터 공급되는 전원으로 주행 동력을 발생하여 이륜차를 주행시키는 역할을 한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 "이륜차용 스마트 배터리장치"의 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명의 배터리 구조는 주행용 전원 공급을 위한 리튬-인산철 배터리와 시동용 시동 전원 공급을 위한 복수의 슈퍼커패시터를 단일의 함체에 일체형 모듈로 구현한다.
충전 전원이 공급이 이루어지면 배터리 보호부(100)는 복수이 리튬-인산철 배터리로 이루어진 배터리팩(120)의 리튬-인산철 배터리의 충전을 제어하고, 동시에 복수의 슈퍼커패시터(230)의 충전을 제어한다.
충전 제어 및 운영시, 배터리 보호부(100)의 밸런싱 및 보호회로(110)는 리튬-인산철 배터리별로 대응하게 연결된 배터리 모니터링부(111)에서 상기 배터리팩(120)의 각각의 리튬-인산철 배터리의 전압을 모니터링한다.
그리고 모니터링 결과, 과충전, 과방전 및 과전류가 감시되면 충전 및 방전 제어기(112)에서 충전 및 방전 차단부(113)를 제어하여 충전을 차단하여, 과충전, 과방전 및 과전류로 인한 회로가 파손되거나 배터리가 손상되는 것을 방지한다.
아울러 상기 충전 및 방전 제어기(112)는 복수의 리튬-인산철 배터리의 충전 량(VOC)를 검출하고, 검출한 각각의 리튬-인산철 배터리의 밸런싱을 위해 밸런싱 및 보호 회로(110)를 제어하여, 리튬-인산철 배터리의 충전량이 균등하게 이루어지도록 한다.
여기서 복수의 배터리의 밸런싱을 유지 및 제어하는 방식은 기존 전기 이륜차 및 배터리 기술에서 일반적으로 사용하는 방식을 그대로 채택하여 사용하므로, 그에 대한 구체적인 기술 설명은 생략하기로 한다.
마찬가지로, 상기 밸런싱 및 보호회로(110)의 충전 및 방전 제어기(112)는 시동 전원부(200)의 충전 제어를 통해 복수의 슈퍼커패시터(SC1 - SC6)(230)의 충전도 리튬-인산철 배터리의 충전 제어와 동일한 방식으로 충전 제어를 한다.
슈퍼커패시터(230)의 충전 제어에 대응하여, 시동 전원부(200)의 직류/직류 컨버터(210)는 입력되는 소정의 직류 충전 전압을 소정의 직류 전압으로 만들어 슈퍼커패시터의 충전 전원으로 공급한다.
이렇게 공급되는 충전 전원에 의해 슈퍼커패시터(230)는 충전이 이루어진다.
아울러 시동 전원부(200)의 밸런싱 조절부(220)도 슈퍼커패시터(230)의 충전시 슈퍼커패시터와 일대일 대응하게 연결된 밸런싱 조절부(220)에서 상기 슈퍼커패시터의 전압을 모니터링한다.
그리고 모니터링 결과를 상기 충전 및 방전 제어기(112)에 전달하며, 상기 충전 및 방전 제어기(112)는 슈퍼커패시터의 과충전, 과방전 및 과전류가 감시되면 충전 및 방전 차단부(113)를 제어하여 슈퍼커패시터의 충전을 차단하여, 과충전, 과방전 및 과전류로 인해 슈퍼커패시터 및 주변 회로가 손상되는 것을 방지한다.
밸런싱 조절부(220)에서 슈퍼커패시터의 전압 밸런싱 제어도 상기 복수의 리튬-인산철 배터리의 밸런싱과 동일한 방식으로 구현한다.
한편, 리튬-인산철 배터리와 슈퍼커패시터의 충전이 완료된 상태에서, 배터리 보호부(100)는 블루투스 모듈을 통해 방전 차단 제어신호를 수신하면, 충전 및 방전 제어기(112)의 제어에 따라 배터리팩(120)에 구비된 메인 배터리인 복수의 리튬-인산철 배터리(2)의 방전을 차단한다.
즉, 사용자는 스마트폰 앱을 이용하여 현재 전압을 모니터링하고, 메인 배터리인 복수의 리튬-인산철 배터리(2)의 방전을 차단하는 방전 차단 제어신호를 전송하여 메인 배터리의 방전을 차단한다.
이러한 메인 배터리인 복수의 리튬-인산철 배터리(2)의 방전 차단을 통해, 이륜차의 시동이 걸리지 않도록 함으로써, 이륜차의 잠금장치로 활용할 수 있다.
이륜차의 시동을 위해 사용자가 스마트키 또는 스마트 기기를 이용하여 시동 온을 조작하면, 내장된 블루투스 모듈을 통해 시동 신호가 배터리 보호부(100)의 블루투스 모듈에서 감지된다.
블루투스 모듈에서 시동 온 제어신호가 감지되면, 배터리 보호부(100)의 밸런싱 및 보호회로(110) 내 충전 및 방전 제어기(112)가 메인 배터리인 복수의 리튬-인산철 배터리(2)의 방전을 제어한다.
시동 제어 온 시, 상기 시동 전원부(200)의 슈퍼커패시터(230)의 순간 방전을 통해 시동 전원이 모터(300)로 공급되어 이륜차의 시동이 이루어진다.
이륜차의 시동이 이루어진 상태에서, 운전자의 조작에 따라 주행이 요청되면, 배터리 보호부(100)의 밸런싱 및 보호회로(110) 내의 충전 및 방전 제어기(112)에서 배터리팩(120)의 리튬-인산철 배터리의 충전 전원을 방전하도록 하여 주행용 전원을 모터(300)에 공급하여, 이륜차의 주행이 이루어진다.
여기서 주행 전원이 모터(300)에 공급될 때, 슈퍼커패시터(230)를 충전하고, 방전을 차단하여 다음 시동에 시동 전압으로 사용할 수 있다.
이상 상술한 본 발명에 따르면, 주행 전원 공급을 위한 리튬-인산철 배터리와 시동 전원 공급을 위한 슈퍼커패시터를 단일의 함체에 일체형 모듈로 구현하고, 단일의 배터리 보호 회로를 이용하여 충전 및 방전의 통합 제어를 구현할 수 있다.
아울러 메인 배터리인 복수의 리튬-인산철 배터리의 방전 차단을 통해 이륜차의 잠금장치 역할을 수행하도록 함과 동시에 자연방전으로 인한 시동성 취약함도 개선할 수 있다.
또한, 리튬-인산철 배터리의 사용으로 기존 납축전지 대비 충방전 효율도 향상시킬 수 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
100: 배터리 보호부
110: 밸런싱 및 보호회로
111: 배터리 모니터링부
112: 충전 및 방전 제어기
113: 충전 및 방전 차단부
120: 배터리팩
200: 시동 전원부
210: 직류/직류 컨버터
220: 밸런싱 조절부
230: 슈퍼커패시터

Claims (6)

  1. 순간 전압 보상 기능을 통해 시동용 전원을 충전하고, 방전을 통해 시동 전원을 공급해주는 복수의 슈퍼커패시터를 포함하는 시동 전원부;
    전원을 충전하고 방전을 통해 주행시 전원을 공급해주는 복수의 리튬-인산철 배터리로 이루어진 배터리팩의 과충전/과방전/과전류로부터 회로를 보호하고, 상기 시동 전원부의 복수의 슈퍼커패시터의 충방전을 제어하며, 상기 복수의 리튬-인산철 배터리의 밸런싱을 제어하는 배터리 보호부; 및
    상기 시동 전원부에 의해 공급되는 시동 전원으로 시동을 활성화하고, 상기 복수의 리튬-인산철 배터리로부터 공급되는 전원으로 주행 동력을 발생하는 모터를 포함하며,
    상기 시동 전원부는 입력되는 직류 전원을 소정의 직류 전원으로 변환하는 직류/직류 컨버터(DC/DC Convertor), 상기 직류/직류 컨버터를 통해 공급되는 전원을 시동 전원으로 충전하고, 상기 배터리 보호부의 방전 제어에 따라 충전된 전원을 방전하여 시동 전원을 공급해주며, 상기 복수의 슈퍼커패시터의 밸런싱(Balancing)을 조절하는 밸런싱 조절부를 포함하며,
    상기 밸런싱 조절부는 슈퍼커패시터의 충전시 슈퍼커패시터와 일대일 대응하게 연결되어 슈퍼커패시터의 전압을 모니터링하고, 상기 전압 모니터링 결과를 상기 배터리 보호부로 전달하여 충전 제어를 통해 과충전, 과방전 및 과전류로 인해 슈퍼커패시터 및 주변 회로가 손상되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 이륜차용 스마트 배터리장치.
  2. 청구항 1에서, 상기 리튬-인산철 배터리와 상기 슈퍼커패시터는 단일의 함체에 일체형 모듈로 구현되는 것을 특징으로 하는 이륜차용 스마트 배터리장치.
  3. 청구항 1에서, 상기 배터리 보호부는,
    복수의 리튬-인산철 배터리로 이루어진 배터리팩; 및
    상기 배터리팩의 각각의 리튬-인산철 배터리의 전압을 모니터링하고, 과충전, 과방전 및 과전류로부터 리튬-인산철 배터리의 충전 및 방전을 제어하여 회로를 보호하며, 상기 시동 전원부의 복수의 슈퍼커패시터의 충방전을 제어하며, 복수의 리튬-인산철 배터리의 밸런싱을 제어하는 밸런싱 및 보호 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 이륜차용 스마트 배터리장치.
  4. 청구항 3에서, 상기 밸런싱 및 보호회로는,
    상기 리튬-인산철 배터리의 충전 및 방전 제어와 상기 시동 전원부의 슈퍼커패시터의 충전 및 방전 제어를 통합적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 이륜차용 스마트 배터리장치.
  5. 청구항 3에서, 상기 밸런싱 및 보호회로는,
    시동 제어를 위한 제어 데이터를 수신하는 블루투스 모듈을 포함하고,
    상기 블루투스 모듈에 의해 잠금 신호가 수신되면 메인 배터리인 복수의 리튬-인산철 배터리의 방전을 차단하여 잠금장치를 구현하는 것을 특징으로 하는 이륜차용 스마트 배터리장치.
  6. 청구항 1에서, 상기 시동 전원부는,
    입력되는 직류 전원을 소정의 직류 전원으로 변환하는 직류/직류 컨버터;
    상기 직류/직류 컨버터를 통해 공급되는 전원을 시동 전원으로 충전하고, 상기 배터리 보호부의 방전 제어에 따라 충전된 전원을 방전하여 시동 전원을 공급해주며, 방전 차단을 통해 잠금장치 기능을 수행하는 복수의 슈퍼커패시터; 및
    상기 복수의 슈퍼커패시터의 밸런싱을 조절하는 밸런싱 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이륜차용 스마트 배터리장치.



KR1020220001066A 2022-01-04 2022-01-04 이륜차용 스마트 배터리장치 KR102644348B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220001066A KR102644348B1 (ko) 2022-01-04 2022-01-04 이륜차용 스마트 배터리장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220001066A KR102644348B1 (ko) 2022-01-04 2022-01-04 이륜차용 스마트 배터리장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20230105762A KR20230105762A (ko) 2023-07-12
KR102644348B1 true KR102644348B1 (ko) 2024-03-06

Family

ID=87163611

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220001066A KR102644348B1 (ko) 2022-01-04 2022-01-04 이륜차용 스마트 배터리장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102644348B1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102030934B1 (ko) * 2018-05-30 2019-11-08 이명호 신 재생에너지 파워 뱅크.

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110043114A (ko) 2009-10-21 2011-04-27 김강석 원동기 축전지 충전 및 교체 서비스 제공 방법
KR20150111419A (ko) * 2014-03-21 2015-10-06 비나텍주식회사 하이브리드 에너지저장장치용 통신시스템
KR20180049588A (ko) 2016-11-03 2018-05-11 칩월드 주식회사 전기이륜차용 배터리 자동 인식 충전 시스템 및 이의 제어 방법
KR20180104873A (ko) * 2017-03-14 2018-09-27 주식회사 베가에너지 리튬 배터리 보호 시스템
KR20190048972A (ko) * 2017-10-31 2019-05-09 (주)엠피에스코리아 리튬전지 및 캐패시터의 셀 밸런싱을 통한 시동용 배터리 시스템
KR102196639B1 (ko) * 2018-12-28 2020-12-30 주식회사 키스톤에너지 리튬이온배터리와 슈퍼커패시터를 이용한 에너지 저장 시스템 및 이의 출력 안정화 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102030934B1 (ko) * 2018-05-30 2019-11-08 이명호 신 재생에너지 파워 뱅크.

Also Published As

Publication number Publication date
KR20230105762A (ko) 2023-07-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6380171B2 (ja) 電源システム
KR101397023B1 (ko) 배터리 팩 및 배터리 팩의 제어 방법
EP2641783B1 (en) Battery pack and method of controlling the same
JP3615445B2 (ja) ハイブリッドカーの電源装置
CN105262153B (zh) 电源装置
US9793722B2 (en) Power source apparatus for vehicle
US9079501B2 (en) Vehicle driving device, vehicle charging system, and automobile
US6501250B2 (en) Device and method for controlling input/output of secondary battery
JP3857146B2 (ja) ハイブリッド車両の制御装置
US10111378B2 (en) Electric lawn mower control apparatus
KR101927124B1 (ko) 배터리 고장 방지 장치
JP5846073B2 (ja) 電源システム
CN105656164A (zh) 车用电源装置
KR101421506B1 (ko) 차량용 블랙박스 전원공급장치
JP6515875B2 (ja) 車載電源システム
CA2379915C (en) Power source system for driving vehicle
KR101887748B1 (ko) 자동차용 배터리 과충전 방지 시스템 및 그 제어방법
JP6305930B2 (ja) 回生制動する車両の電源装置
JP2014036458A (ja) 車両の電源システム
US6633153B1 (en) Under voltage protection for a starter/alternator
KR102644348B1 (ko) 이륜차용 스마트 배터리장치
JP2008131772A (ja) 電源装置
KR20110054226A (ko) 차량의 에어컨 팬 제어 방법 및 그 장치
US20200124014A1 (en) Capacitive Car Jump Starter
JP2008259281A (ja) 電気自動車とその給電装置

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant