KR20030018937A - 전기자동차용 배터리팩 - Google Patents

Abstract

전기자동차용 배터리팩(battery pack)이 개시된다. 개시된 전기자동차용 배터리팩은, 하나의 셀을 다수개 적층하여 모듈을 만들고, 상기 모듈을 다수개 적층하여 하나의 팩으로 구성하여 전기자동차가 구동되도록 하는 전기자동차용 배터리팩에 있어서, 상기 모듈에 각각 릴레이 회로를 설치하여 평상시에는 상기 릴레이 회로의 A접점으로 연결되어 인버터에 전압을 공급하여 유도 전동모터를 구동토록 하고, 상기 모듈중 어느 하나에 고장이 발생하면 상기 릴레이 회로의 B접점을 연결되도록 이루어진 것을 그 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 전기자동차의 운전 불능상태를 방지할 수 있는 이점이 있다.

Description

전기자동차용 배터리팩{BATTERY PACK FOR ELECTRIC AUTOMOBILES}

본 발명은 전기자동차용 배터리팩(battery pack)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고장으로 인한 전기자동차의 운전 불능상태를 방지토록 개선된 전기자동차용 배터리팩에 관한 것이다.

전기자동차는 이 전기자동차의 저부에 마련된 배터리팩의 DC 전압을 가지고 인버터 시스템(inverter system)을 작동시켜 3상 AC 전압을 만든 후, 전기자동차에 구비된 유도 전동모터를 구동하여 작동되는 구조로 이루어져 있다.

이때, 배터리팩의 구동 전압은 풀(full) 충전시 442V이며, 방전시에는 전압이 221V가 된다. 현재는 배터리팩을 보호하기 위해서는 이 배터리팩 내부에 있는 BMS(Battery Management System)의 콘트롤러(controller)가 동작을 하여 배터리팩을 보호한다.

또한 상기 BMS는 배터리팩의 각 모듈 전압 및 온도 등을 감지하고 있다. 인버터 시스템은 배터리팩의 각 모듈 전압 및 온도 등을 감지하고 있다.

한편, 인버터 시스템은 배터리팩의 DC 전압을 가지고 3상 교류를 발생하는데, 인버터가 동작하는 전압은 인버터에 DC 250 ~ 450V 입력전압으로 3상 220V AC를 만들어 전기자동차 내부에 있는 유도 전동모터를 구동시킨다.

상기 배터리팩의 전압을 최소 221 ~ 442V로 만드는 방법은 도 1에 도시된 바와 같이, 하나의 배터리 셀(cell)(11) 공칭전압이 1.2V이므로 이 셀 10개를 직렬로 연결하여 하나의 모듈(10)을 만들고, 이 모듈 26개를 다시 직렬로 연결하여 배터리팩(20)을 만든다. 그리고 전술한 바와 같이 이 배터리팩(20)을 전기자동차(30)에 설치하여 이 전기자동차(30)가 구동되도록 구동력을 제공하게 된다.

그러나, 배터리팩(20)의 전압은 만충전 및 방전시 배터리팩(20) 내의 전압이 변동되므로 221 ~ 442V가 된다.

상기와 같이 배터리팩(20)의 전압을 만들기 위해서는 결국 모든 셀(11)을 직렬로 연결하는 것이다. 만일, 상기 셀(11) 하나가 고장나도 결국 배터리의 전압은 하나의 셀(11) 불량으로 회로 연결이 단선되고, 배터리팩(20)의 양 단자에는 전압이 발생되지 않음으로 인버터 구동이 되지 않고, 결국에는 전기자동차(30)의 운전이 불가능해진다.

다만, 고장난 하나의 셀(11)만 직렬로 연결된 회로에서 제거할 수 있으면, 배터리의 전압은 약간 감소하지만, 배터리팩(20)의 전압이 인버터가 동작하는 전압 내에 있으면 동작에는 무리가 없다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 배터리 모듈에 고장이 발생하여도 전기자동차의 운전이 가능하게 하여 운전 불능상태를 방지토록 한 전기자동차용 배터리팩을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 전기자동차용 배터리팩의 구성을 개략적으로 설명하기 위한 도면.

도 2는 본 발명에 따른 전기자동차용 배터리팩의 구성을 개략적으로 나타내 보인 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

41. 모듈

42. 릴레이 회로

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전기자동차용 배터리팩은, 하나의 셀을 다수개 적층하여 모듈을 만들고, 상기 모듈을 다수개 적층하여 하나의 팩으로 구성하여 전기자동차가 구동되도록 하는 전기자동차용 배터리팩에 있어서, 상기 모듈에 각각 릴레이 회로를 설치하여 평상시에는 상기 릴레이 회로의 A접점으로 연결되어 인버터에 전압을 공급하여 유도 전동모터를 구동토록 하고, 상기 모듈중 어느 하나에 고장이 발생하면 상기 릴레이 회로의 B접점을 연결되도록 이루어진 것을 그 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2에는 본 발명에 따른 전기자동차용 배터리팩을 개략적으로 나타낸 구성도가 도시되어 있다. 여기에서는 일반적인 전기자동차용 배터리팩의 구성 설명은생략하고, 본 발명의 특징에 따른 구성만을 설명하기로 한다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 전기자동차용 하나의 배터리팩은, 하나의 셀을 다수개 적층하여 모듈을 만들고, 상기 모듈(41)을 다수개 적층하여 이루어진다.

그리고 본 발명의 특징부로써, 상기 모듈(41)에 각각 릴레이 회로(42)를 설치하여 평상시에는 이 릴레이 회로(42)의 A접점으로 연결되어 인버터에 전압을 공급하여 유도 전동모터를 구동토록 한다.

그리고 상기 모듈(41)중 어느 하나에 고장이 발생하면 릴레이 회로(42)의 B접점(42b)을 연결되도록 이루어진다.

상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 전기자동차용 배터리팩의 작용을 설명하면 다음과 같다. 여기에서는 일반적인 전기자동차용 배터리팩의 작용 설명은 생략하고, 본 발명의 특징에 따른 작용만을 설명하기로 한다.

도면을 다시 참조하면, 전술한 바와 같이, 현재 전기자동차에는 배터리 셀을 10개로 조합하여 하나의 모듈(41)을 만드는데, 이 모듈(41) 전압을 BMS가 감시하고 있음으로 셀 단위의 고장을 파악할 수 없어도 모듈(41) 단위의 고장상태는 파악이 가능하다.

그러므로 26개의 모듈(41)중 고장이 있는 모듈(41)을 파악하여 그 모듈(41)만을 제거하면 배터리의 전압은 약 12V가 떨어지지만, 이 정도의 전압 강하로도 배터리팩의 전압은 위에서 설명한 범위 안에 있을 수 있음으로 인버터는 구동이 가능하고 결국 전기자동차는 구동이 가능하다.

따라서 본 발명에서는 배터리의 각 모듈(41) 위에 3단자 릴레이 회로(42)를 독립적으로 설치한다. 이에 따라 평상시에는 모든 배터리 모듈(41)이 직렬로 연결되어 있다가(A접점), 어느 한 모듈(41)이 고장 상태가 되면 이때 상기한 BMS는 고장 상태인 배터리 모듈(41)의 릴레이 회로만을 B접점으로 스위칭(switching)되도록 제어하면 고장 상태인 모듈(41)만을 제거 가능하므로 전기자동차가 구동된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 전기자동차용 배터리팩은 다음과 같은 효과를 갖는다.

배터리팩 내의 모듈이 고장 상태가 되어도 동작이 못하게 되는 전기자동차를 구동시킬 수 있음으로 안전성 및 신뢰성이 향상된다.

따라서, 배터리팩 내의 모듈이나, 셀 고장으로 인한 전기자동차의 운전 불능상태를 방지할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (1)

1. 하나의 셀을 다수개 적층하여 모듈을 만들고, 상기 모듈을 다수개 적층하여 하나의 팩으로 구성하여 전기자동차가 구동되도록 하는 전기자동차용 배터리팩에 있어서,

   상기 모듈에 각각 릴레이 회로를 설치하여 평상시에는 상기 릴레이 회로의 A접점으로 연결되어 인버터에 전압을 공급하여 유도 전동모터를 구동토록 하고, 상기 모듈중 어느 하나에 고장이 발생하면 상기 릴레이 회로의 B접점을 연결되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 전기자동차용 배터리팩.