KR20110134097A - 배터리 팩 충전 시스템 및 방법 - Google Patents

배터리 팩 충전 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배터리 팩 충전 시스템 및 방법을 개시한다. 본 발명에 따른 구난 차량을 이용하여 차량용 배터리 팩을 급속 충전하는 시스템은, 상기 구난 차량에 구비되어 상기 차량용 배터리 팩을 급속 충전시키기 위한 충전 전력을 공급하는 충전전력 공급 모듈; 상기 차량용 배터리 팩에 구비되어 상기 충전전력 공급 모듈로부터 공급되는 충전 전력을 상기 차량용 배터리 팩의 배터리 셀로 제공하기 위한 충전 경로를 제공하는 급속충전용 전력 라인; 상기 급속충전용 전력 라인 상에 구비되어 상기 충전 경로를 선택적으로 개폐하는 급속충전 스위치; 및 상기 충전전력 공급 모듈이 상기 급속충전용 전력 라인에 접속되는 것을 감지한 경우, 상기 차량용 배터리 팩의 충방전 경로 상에 설치된 충전제어 스위치 및 방전제어 스위치를 오프시키고 상기 급속충전 스위치를 온시켜, 상기 배터리 셀로 상기 충전 전력이 제공되도록 하는 제어 모듈;을 포함한다.

Description

배터리 팩 충전 시스템 및 방법{System and method for charging battery pack}
본 발명은 배터리 팩의 충전 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 구난 차량에 장착된 급속 충전용 배터리 팩을 이용하여 차량용 배터리 팩을 급속 충전할 수 있는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
근래에 들어서, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
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.
한편, 최근에는 탄소 에너지가 점차 고갈되고 환경에 대한 관심이 높아지면서, 미국, 유럽, 일본, 한국을 비롯하여 전 세계적으로 하이브리드 자동차와 전기 자동차에 대한 수요가 점차 증가하고 있다. 이러한 하이브리드 자동차나 전기 자동차는 배터리 팩의 충방전 에너지를 이용하여 차량 구동력을 얻기 때문에, 엔진만을 이용하는 자동차에 비해 연비가 뛰어나고 공해 물질을 배출하지 않거나 감소시킬 수 있다는 점에서 많은 소비자들에게 좋은 반응을 얻고 있다. 따라서, 하이브리드 자동차나 전기 자동차의 핵심적 부품인 차량용 배터리에 보다 많은 관심과 연구가 집중되고 있다.
이러한 하이브리드 자동차나 전기 자동차에 사용되는 차량용 배터리는, 방전으로 에너지를 얻는 배터리의 본질상 만방전되는 경우가 발생할 수 있다. 물론, 이러한 차량용 배터리의 만방전 사태를 방지하기 위해, 일반적인 전기 자동차나 하이브리드 자동차는 배터리의 충전 상태를 운전자가 알 수 있도록 운전석 계기판 등에 이를 디스플레이하고 있다. 또한, 배터리의 충전량이 일정 수준 이하인 경우 경고 램프나 경고음 등을 발생시켜 운전자로 하여금 충전을 하도록 하는 경보 시스템 등을 장착하고 있다. 그러나, 차량용 배터리를 충전할 수 있는 충전소가 없는 곳을 운행하거나 운행 중 이러한 충전소를 찾지 못한 경우, 또는 만방전 경고 램프 등을 인지하지 못하거나 이를 잊어버린 상태에서 차량 운행을 계속한 경우 등과 같이 여러 원인에 의해 배터리가 만방전될 수 있다. 또한, 차량용 배터리의 충전량이 적은 상태에서 오랜 시간 동안 자동차를 사용하지 않은 경우에도 자가 방전으로 인해 차량용 배터리가 만방전될 수 있다.
다른 휴대 제품의 배터리가 만방전된 경우에는 대체로 큰 문제가 발생하지 않는다. 해당 휴대 제품을 잠시 사용하지 않으면 되기 때문이다. 그러나, 이러한 전기 자동차나 하이브리드 자동차의 배터리가 만방전된 경우에는 다른 휴대 제품과 달리 즉시 충전을 해야 하는 경우가 대부분이다. 특히, 전기 자동차의 경우 배터리만으로 차량이 구동되기 때문에 배터리가 만방전되면 더 이상 차량을 이용할 수 없게 된다. 따라서, 차량을 꼭 이용해야 하는 상황이나, 자신의 거주지가 아닌 외부 지역으로 이동 중에 배터리가 만방전된 경우에는 차량용 배터리를 다시 급히 충전시켜야 한다.
이때, 차량용 배터리를 충전할 수 있는 장소가 아닌 이상, 차량을 견인할 수 있는 견인 차량을 호출하여 배터리를 충전할 수 있는 곳까지 차량이 견인되도록 해야 한다. 그런데 이러한 견인 과정은 오랜 시간이 걸릴 수 있고, 별도의 견인 비용도 지출해야 한다. 또한, 차량 운전자나 탑승자는 견인 차량에 탑승해야 하지만 매우 불편하고, 탑승자가 많은 경우에는 견인 차량에 탑승하지 못해 원래 탑승했던 차량, 즉 견인되는 차량에 탑승하거나 다른 교통 수단을 이용해야 하므로 매우 번거롭게 된다. 뿐만 아니라 견인되는 차량에 탑승하는 경우 사고 위험이 높고 사고가 일어나는 경우 목숨을 잃는 등 대형 사고로 이어지는 경우가 많아 탑승자의 안전에 큰 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 만방전된 배터리 팩을 충전할 수 있는 장소까지 차량이 견인되지 않더라도 구난 차량에 구비된 충전 장치를 통해 배터리 팩을 급속 충전할 수 있는 시스템 및 방법을 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 발명에 따른 구난 차량을 이용하여 차량용 배터리 팩을 급속 충전하는 시스템은, 상기 구난 차량에 구비되어 상기 차량용 배터리 팩을 급속 충전시키기 위한 충전 전력을 공급하는 충전전력 공급 모듈; 상기 차량용 배터리 팩에 구비되어 상기 충전전력 공급 모듈로부터 공급되는 충전 전력을 상기 차량용 배터리 팩의 배터리 셀로 제공하기 위한 충전 경로를 제공하는 급속충전용 전력 라인; 상기 급속충전용 전력 라인 상에 구비되어 상기 충전 경로를 선택적으로 개폐하는 급속충전 스위치; 및 상기 충전전력 공급 모듈이 상기 급속충전용 전력 라인에 접속되는 것을 감지한 경우, 상기 차량용 배터리 팩의 충방전 경로 상에 설치된 충전제어 스위치 및 방전제어 스위치를 오프시키고 상기 급속충전 스위치를 온시켜, 상기 배터리 셀로 상기 충전 전력이 제공되도록 하는 제어 모듈;을 포함한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 구난 차량을 이용하여 차량용 배터리 팩을 급속 충전하는 방법은, (S1) 상기 구난 차량에 구비되어 상기 차량용 배터리 팩을 급속 충전시키기 위한 충전 전력을 공급하는 충전전력 공급 모듈을 제공하는 단계; (S2) 상기 차량용 배터리 팩에 구비되어 상기 충전전력 공급 모듈로부터 공급되는 충전 전력을 상기 차량용 배터리 팩의 배터리 셀로 제공하기 위한 충전 경로를 제공하는 급속충전용 전력 라인과 상기 급속충전용 전력 라인 상에 구비되어 상기 충전 경로를 선택적으로 개폐하는 급속충전 스위치를 제공하는 단계; (S3) 상기 충전전력 공급 모듈이 상기 급속충전용 전력 라인에 접속하는 단계; (S4) 상기 차량용 배터리 팩의 충방전 경로 상에 설치된 충전제어 스위치 및 방전제어 스위치를 오프시키는 단계; (S5) 상기 급속충전 스위치를 온시키는 단계; 및 (S6) 상기 충전전력 공급 모듈로부터 상기 차량용 배터리 팩으로 충전 전력이 공급되는 단계;를 포함한다.
본 발명에 의하면, 전기 자동차나 하이브리드 자동차에 장착된 차량용 배터리 팩이 만방전된 경우, 구난 차량을 통해 급속 충전이 가능하다.
따라서, 차량용 배터리 팩을 충전할 수 있는 장소까지 전기 자동차나 하이브리드 자동차가 견인되지 않더라도, 차량 운전자는 그 자리에서 손쉽게 차량 충전을 받을 수 있다. 또한, 차량 견인을 하지 않으므로 차량 견인에 따른 시간이나 비용을 절약할 수 있으며, 차량 견인시 발생할 수 있는 사고 위험을 방지할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 구난 차량에 구비된 충전 장치의 충전 전력 크기를 조절할 수 있으므로 동일한 구난 차량을 이용하여 다양한 차종에 충전 전력을 공급하는 것이 가능하다.
도 1은, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 배터리 팩 충전 시스템의 기능적 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 충전전력 공급 모듈의 기능적 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 3은, 본 발명에 따른 배터리 팩 충전 시스템이 차량용 배터리 팩 내에서 연결된 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩 급속 충전 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
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 바람직한 일 실시예에 따른 배터리 팩 충전 시스템(1000)의 기능적 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 팩 충전 시스템(1000)은, 충전전력 공급 모듈(110), 급속충전용 전력 라인(210), 급속충전 스위치(220) 및 제어 모듈(230)을 포함한다.
상기 충전전력 공급 모듈(110)은, 구난 차량(100)에 구비된다. 여기서, 구난 차량(100)이란 차량용 배터리 팩(200)에 대하여 충전 전력을 공급할 수 있는 차량이다. 본 발명에서 구난 차량(100)은 충전전력 공급 모듈(110)을 구비한 차량으로, 차량의 구체적인 종류나 형태, 명칭, 운행 주체 등에 의해 제한되는 것은 아니며 다양한 차량이 이용될 수 있다. 예를 들어, 구난 차량(100)은 충전 전력 공급 서비스를 제공하기 위해 특정 서비스 업체나 자동차 보험 회사 등에 의해 운행되는 차량일 수 있다. 또한, 충전 전력 공급 서비스를 주목적으로 하지 않고 자체 운행을 주목적으로 하는 일반 차량이라도 충전전력 공급 모듈(110)을 구비한 경우에는 구난 차량(100)이 될 수 있다.
상기 충전전력 공급 모듈(110)은, 배터리 팩을 급속으로 충전시키기 위한 충전 전력을 공급한다. 따라서, 상기 충전전력 공급 모듈(110)은 충전을 위해 공급할 전력을 저장하는 고용량 배터리와 같은 전력저장 수단을 구비할 수 있다.
이러한 전력저장 수단에 저장되는 충전 전력은 구난 차량(100)에 구비된 발전기 또는 외부 전원으로부터 공급될 수 있다. 예를 들어, 상기 전력 저장 수단은 구난 차량(100)의 엔진과 연결된 발전기로부터 전력을 공급받는 구성으로 되어 있어 엔진으로 구난 차량(100)을 운행하는 경우 자동 충전되도록 할 수 있다. 또는, 가정용 220V 전원과 같이 외부 전원으로부터 전력을 공급받아 전력저장 수단에 저장할 수 있다.
한편, 일반적으로 구난 차량(100)을 이용하여 전기 자동차나 하이브리드 자동차의 배터리를 충전시킬 때에는 차량을 급히 이용해야 하는 경우가 많다. 따라서, 일반적인 충전시보다 짧은 시간에 빠른 충전, 즉 급속 충전을 하는 것이 좋다. 그러므로, 상기 충전전력 공급 모듈(110)은 급속 충전이 가능하도록 차량용 배터리의 충전 전력 가능 범위 내에서 최대 충전 전력으로 공급하는 것이 좋다.
여기서, 상기 충전전력 공급 모듈(110)은 공급하는 충전 전력의 크기 조절이 가능한 것이 바람직하다. 전기 자동차나 하이브리드 자동차에 장착되는 배터리 팩은 그 종류나 차량 종류마다 충전 가능 전압이 다를 수 있다. 따라서, 충전 전력의 크기를 조절할 수 있게 함으로써 하나의 충전전력 공급 모듈(110)이 다양한 전기 자동차나 하이브리드 자동차에 호환 가능하도록 할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 충전전력 공급 모듈(110)은 차량용 배터리 팩(200)의 종류 또는 차량용 배터리 팩(200)이 장착된 차량 종류에 대한 정보를 입력받을 수 있다. 예를 들어, 차량 제조사, 차량 모델명 또는 배터리 팩 일련번호 등을 입력받도록 할 수 있다. 이때, 상기와 같은 정보는 구난 차량(100)의 사용자로부터 입력받을 수 있다. 이를테면 구난 차량(100)의 운전자가 운전석에 마련된 입력 수단을 통해 차량 모델명을 입력할 수 있다. 또는 충전전력 공급 모듈(110)이 급속충전용 전력 라인(210)에 접속시, 배터리 팩이나 이를 장착한 차량으로부터 이러한 정보가 자동으로 전송되도록 할 수도 있다.
이와 같이, 차량 종류에 대한 정보를 입력받는 경우 상기 충전전력 공급 모듈(110)은 충전 전력의 크기를 해당 차량에 장착된 배터리 팩의 최대 충전 전력에 맞게 자동으로 충전 전력의 크기를 조절하는 것이 좋다.
또한, 상기 충전전력 공급 모듈(110)은, 차량용 배터리 팩(200)의 충전 상태를 모니터링하는 것이 좋다. 상기와 같이 차량용 배터리 팩(200)의 급속 충전을 위해 최대 충전 전력으로 전력을 공급하는 경우, 차량용 배터리 팩(200)에 무리가 갈 수 있고 과충전과 같이 배터리 팩에 이상 상태가 발생할 수 있다. 그러므로 상기 충전전력 공급 모듈(110)은 배터리 팩 충전 상태를 계속해서 모니터링하는게 좋다.
이때, 과충전과 같이 차량용 배터리 팩(200)의 충전 상태에 이상 상황이 발생한 것을 감지한 경우, 상기 충전전력 공급 모듈(110)은 상기 제어 모듈(230)이 충전 경로를 차단하도록 하는 것이 좋다. 바람직하게는, 제어 모듈(230)로 하여금 급속충전 스위치(220)를 오프시키도록 차단 신호를 제어 모듈(230)로 전송할 수 있다. 이상 상황이 발생했음에도 충전 전력이 배터리 팩으로 계속 공급된다면 배터리 팩이 파손되거나 폭발할 수 있기 때문이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 충전전력 공급 모듈(110)의 기능적 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 충전전력 공급 모듈(110)은 구난 차량(100)에 구비되어 있으며, 전력저장 수단(111), 전력공급 수단(112), 입력 수단(113), 모니터링 수단(114), 통신 수단(115) 및 메모리(116)를 포함한다.
상기 전력저장 수단(111)은 차량용 배터리 팩(200)으로 공급하기 위한 충전 전력을 저장하며, 상기 전력공급 수단(112)은 전력저장 수단(111)에 저장된 전력을 차량용 배터리 팩(200)으로 공급한다. 이때, 상기 전력공급 수단(112)은 차량 종류나 배터리 팩 종류에 따라 충전 전력의 크기를 달리하여 공급할 수 있다.
상기 입력 수단(113)은 사용자로부터 충전전력 공급 모듈(110)에 대한 작동 정보 등을 입력받는다. 예를 들어, 구난 차량(100) 운전자로부터 충전 개시 명령을 입력받거나, 충전될 차량의 모델명 또는 그에 장착된 배터리 팩의 모델명 등을 입력받을 수 있다.
상기 모니터링 수단(114)은 차량용 배터리 팩(200)의 충전 과정 중 이상 상황 등이 발생하지 않는지 충전 상태를 모니터링한다. 그리고, 상기 통신 수단(115)은 차량용 배터리 팩과 상호 간에 필요한 데이터를 송수신한다. 예를 들어, 상기 통신 수단(115)은 상기 모니터링 수단(114)에 의해 과충전 상황이 발생한 것을 감지한 경우에 제어 모듈(230)로 이러한 정보를 송신하거나, 제어 모듈(230)로부터 충전 완료되었다는 정보 등을 수신할 수 있다.
상기 메모리(116)는 상기 전력저장 수단(111), 전력공급 수단(112), 입력 수단(113), 모니터링 수단(114) 및 통신 수단(115) 등의 다른 구성요소가 기능을 수행하는데 필요한 데이터를 저장한다. 예를 들어, 차량 모델명이나 배터리 팩 모델명에 따른 충전 전력 가능 범위 등을 저장하여, 구난 차량(100) 운전자가 차량 모델명을 입력하는 경우 충전 전력 가능 범위에 대한 정보를 전력공급 수단(112)으로 전송한다.
상기 급속충전용 전력 라인(210)은, 충전을 필요로 하는 차량용 배터리 팩(200)에 구비된다. 그리고, 상기 충전전력 공급 모듈(110)로부터 공급되는 충전 전력을 차량용 배터리 팩(200)의 배터리 셀로 제공하기 위한 충전 경로를 제공한다.
따라서, 급속충전용 전력 라인(210)의 일단에는 충전전력 공급 모듈(110)이 접속하기 위한 접속 단자가 구비될 수 있다. 또한, 급속충전용 전력 라인(210)의 다른 단은 충전전력 공급 모듈(110)에 의한 충전 전력을 배터리 셀로 제공하기 위해 배터리 셀과 병렬로 연결되어 있다.
상기 급속충전 스위치(220)는, 상기 급속충전용 전력 라인(210) 상에 구비되어 충전 경로를 선택적으로 개폐한다. 따라서, 급속충전용 전력 라인(210)에 충전전력 공급 모듈(110)이 접속된다 하더라도 충전전력 공급 모듈(110)에 의한 충전전력이 곧바로 배터리 셀로 제공되지는 않는다. 만일 급속충전 스위치(220)가 없다면, 충전전력 공급 모듈(110)이 접속되는 경우 배터리 셀로 즉시 과도한 전력이 공급되어 배터리 셀의 손상을 일으키거나 차량 모터 등으로 전력이 공급되어 모터 등을 파괴시킬 수 있다. 그러므로, 급속충전 스위치(220)는 충전전력 공급 모듈(110)의 전력 유입을 제어할 수 있도록 하는 구성 요소이다.
상기 제어 모듈(230)은, 충전전력 공급 모듈(110)이 급속충전용 전력 라인(210)에 접속되는 것을 감지한다. 이때, 제어 모듈(230)과 급속충전용 전력 라인(210) 사이에 충전전력 공급 모듈(110)의 접속을 감지하는 감지 라인이 구비되어 감지 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 감지 라인의 양 단자에 입력되는 전위차가 일정 값을 가지면 충전전력 공급 모듈(110)이 접속된 것으로 감지할 수 있다. 그러나, 본 발명이 반드시 이러한 접속 감지 방식에 한정되는 것은 아니며, 제어 모듈(230)은 다양한 방식으로 충전전력 공급 모듈(110)의 접속을 감지할 수 있다. 예를 들어, 제어 모듈(230)은 상기 도 2의 통신 수단(115)으로부터 충전전력 공급 모듈(110)이 접속되었다는 정보를 직접 전송받을 수도 있다.
이와 같이 충전전력 공급 모듈(110)이 급속충전용 전력 라인(210)에 접속된 것을 감지한 경우, 상기 제어 모듈(230)은 충전제어 스위치 및 방전제어 스위치를 오프(off)시킨다. 즉, 충방전 경로를 차단시켜 충전전력 공급 모듈(110)에 의해 공급된 전력이 차량 모터 등으로 공급되거나 충전전력 공급 모듈(110) 이외의 전력이 배터리 셀로 공급되는 것을 방지한다.
그리고 나서, 상기 제어 모듈(230)은 급속충전 스위치(220)를 온(on)시킨다. 이로써 충전전력 공급 모듈(110)에 의한 전력이 차량용 배터리 팩(200)의 배터리 셀로 공급되도록 할 수 있다. 따라서, 차량용 배터리 팩(200)의 급속 충전이 수행되게 된다.
한편, 제어 모듈(230)은 BMS(Battery Management System)로 구현되는 것이 좋다. 여기서, BMS란 배터리 팩의 충방전 동작을 전반적으로 제어하는 배터리 관리 장치를 의미한다. 그러나, 본 발명이 반드시 이러한 제어 모듈(230)의 실시 형태에 의해 한정되는 것은 아니며, 제어 모듈(230)은 BMS와 별도로 구성될 수 있다. 또한, 제어 모듈(230)은 배터리 팩 외부에 별도로 구성될 수도 있다.
도 3은, 본 발명에 따른 배터리 팩 충전 시스템(1000)이 차량용 배터리 팩(200) 내에서 연결된 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 차량용 배터리 팩(200)에는 일반적으로 배터리 셀(280), 충전제어 스위치(260), 방전제어 스위치(270) 및 BMS(250)를 포함한다. 본 발명에 따른 배터리 팩 충전 시스템(1000)의 급속충전용 전력 라인(210)의 일단은 배터리 셀(280)과 병렬로 연결되어 있으며, 다른 단은 충전전력 공급 모듈(110)과 접속하기 위한 접속 단자(211)를 구성하고 있다. 그리고, 이러한 급속충전용 전력 라인(210) 상에 급속충전 스위치(220)가 구비되어 있다. 또한 도 3에서는, 제어 모듈(230)이 BMS(250)로 구현되어 있으며, BMS(250)와 급속충전용 전력 라인(210) 사이에 충전전력 공급 모듈(110)의 접속을 감지하기 위한 감지 라인(240)이 연결되어 있다.
구난 차량(100)에 구비된 충전전력 공급 모듈(110)이 급속충전용 전력 라인(210)의 접속 단자(211)에 접속되면, 감지 라인(240)이 이를 감지하게 되는데, 감지 라인(240)은 상기 접속 단자(211) 사이의 전위차를 이용해서 급속충전용 전력 라인(210)의 접속을 감지할 수 있다. 이와 같이 급속충전용 전력 라인(210)의 접속이 감지되면 상기 BMS(250)가 충전제어 스위치(260) 및 방전제어 스위치(270)를 오프시킨다. 그리고, 급속충전 스위치(220)를 온시켜 충전 경로가 형성되도록 한다. 따라서, 충전전력 공급 모듈(110)이 공급하는 충전 전력은 배터리 셀(280)로 공급되게 되고 이로써 차량용 배터리 팩(200)의 충전이 수행된다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩 급속 충전 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 먼저 구난 차량에 구비되어 배터리 팩을 급속 충전시키기 위한 충전전력 공급 모듈이 제공되고(S110), 상기 차량용 배터리 팩에 구비되어 상기 충전전력 공급 모듈로부터 공급되는 충전 전력을 상기 차량용 배터리 팩의 배터리 셀로 제공하기 위한 충전 경로를 제공하는 급속충전용 전력 라인과 상기 급속충전용 전력 라인 상에 구비되어 상기 충전 경로를 선택적으로 개폐하는 급속충전 스위치가 제공된다(S120). 다음으로, 충전전력 공급 모듈이 급속충전용 전력 라인에 접속하면(S130), 제어 모듈은 차량용 배터리 팩의 충방전 경로 상에 설치된 충전제어 스위치 및 방전제어 스위치를 오프시킨다(S140). 그리고 나서, 급속충전 스위치를 온시켜(S150), 상기 충전전력 공급 모듈로부터 상기 차량용 배터리 셀로 충전 전력이 공급되도록 한다(S160).
상기 충전전력 공급 모듈은 구난 차량에 구비된 발전기 또는 외부 전원으로부터 전력을 공급받아 저장할 수 있다.
바람직하게는, 상기 충전전력 공급 모듈은 공급하는 충전 전력의 크기를 조절할 수 있다. 이때, 상기 S160 단계 이전에 충전전력 공급 모듈이 차량용 배터리 팩의 종류 또는 상기 차량용 배터리 팩이 장착된 차량의 종류에 대한 정보를 입력받는 경우, 상기 S160 단계는 이와 같이 입력된 정보에 따라 충전 전력의 크기가 자동으로 조절될 수 있다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 차량용 배터리 팩 급속 충전 방법은 충전전력 공급 모듈이 차량용 배터리 팩의 충전 상태를 모니터링하는 단계(S170)를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 모니터링 단계(S170)에서 충전 상태의 이상 상황이 감지되면 급속충전 스위치가 차단되는 단계(S180)를 더 포함할 수 있다.
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.
한편, 본 명세서에서 '모듈' 및 '수단'이라는 용어를 사용하였으나, 이는 논리적인 구성 단위를 나타내는 것으로서, 반드시 물리적으로 분리될 수 있는 구성요소를 나타내는 것이 아니라는 점은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에게 자명하다.
100: 구난 차량
110: 충전전력 공급 모듈
200: 차량용 배터리 팩
210: 급속충전용 전력 라인
220: 급속충전 스위치
230: 제어 모듈
1000: 배터리팩 충전 시스템

Claims (13)

  1. 구난 차량을 이용하여 차량용 배터리 팩을 급속 충전하는 시스템에 있어서,
    상기 구난 차량에 구비되어 상기 차량용 배터리 팩을 급속 충전시키기 위한 충전 전력을 공급하는 충전전력 공급 모듈;
    상기 차량용 배터리 팩에 구비되어 상기 충전전력 공급 모듈로부터 공급되는 충전 전력을 상기 차량용 배터리 팩의 배터리 셀로 제공하기 위한 충전 경로를 제공하는 급속충전용 전력 라인;
    상기 급속충전용 전력 라인 상에 구비되어 상기 충전 경로를 선택적으로 개폐하는 급속충전 스위치; 및
    상기 충전전력 공급 모듈이 상기 급속충전용 전력 라인에 접속되는 것을 감지한 경우, 상기 차량용 배터리 팩의 충방전 경로 상에 설치된 충전제어 스위치 및 방전제어 스위치를 오프시키고 상기 급속충전 스위치를 온시켜, 상기 배터리 셀로 상기 충전 전력이 제공되도록 하는 제어 모듈;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 충전 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 충전전력 공급 모듈은, 상기 공급하는 충전 전력의 크기 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 배터리 팩 충전 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 충전전력 공급 모듈은, 상기 차량용 배터리 팩의 종류 또는 상기 차량용 배터리 팩이 장착된 차량의 종류에 대한 정보를 입력받는 경우, 상기 충전 전력의 크기를 자동으로 조절하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 충전 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 충전전력 공급 모듈은, 상기 차량용 배터리 팩의 충전 상태를 모니터링하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 충전 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 충전전력 공급 모듈은, 상기 충전 상태의 이상 상황을 감지한 경우 상기 제어 모듈로 상기 급속충전 스위치를 오프시키기 위한 차단 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 충전 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 충전전력 공급 모듈은, 상기 구난 차량에 구비된 발전기 또는 외부 전원을 통해 전력을 공급받는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 충전 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어 모듈은, 상기 차량용 배터리 팩에 구비된 BMS에 의해 구현되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 충전 시스템.
  8. 구난 차량을 이용하여 차량용 배터리 팩을 급속 충전하는 방법에 있어서,
    (S1) 상기 구난 차량에 구비되어 상기 차량용 배터리 팩을 급속 충전시키기 위한 충전 전력을 공급하는 충전전력 공급 모듈을 제공하는 단계;
    (S2) 상기 차량용 배터리 팩에 구비되어 상기 충전전력 공급 모듈로부터 공급되는 충전 전력을 상기 차량용 배터리 팩의 배터리 셀로 제공하기 위한 충전 경로를 제공하는 급속충전용 전력 라인과 상기 급속충전용 전력 라인 상에 구비되어 상기 충전 경로를 선택적으로 개폐하는 급속충전 스위치를 제공하는 단계;
    (S3) 상기 충전전력 공급 모듈이 상기 급속충전용 전력 라인에 접속하는 단계;
    (S4) 상기 차량용 배터리 팩의 충방전 경로 상에 설치된 충전제어 스위치 및 방전제어 스위치를 오프시키는 단계;
    (S5) 상기 급속충전 스위치를 온시키는 단계; 및
    (S6) 상기 충전전력 공급 모듈로부터 상기 차량용 배터리 팩으로 충전 전력이 공급되는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 충전 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 충전전력 공급 모듈은, 상기 공급하는 충전 전력의 크기 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 배터리 팩 충전 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 S6 단계 이전에, 상기 충전전력 공급 모듈이 상기 차량용 배터리 팩의 종류 또는 상기 차량용 배터리 팩이 장착된 차량의 종류에 대한 정보를 입력받는 단계;를 더 포함하고,
    상기 S6 단계는, 상기 입력된 정보에 따라 충전 전력의 크기가 자동으로 조절되어 충전 전력이 공급되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 충전 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 충전전력 공급 모듈이 상기 차량용 배터리 팩의 충전 상태를 모니터링하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 충전 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 모니터링 단계에서 상기 충전 상태의 이상 상황이 감지된 경우, 상기 급속충전 스위치가 차단되는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 충전 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 충전전력 공급 모듈은, 상기 구난 차량에 구비된 발전기 또는 외부 전원을 통해 전력을 공급받는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 충전 방법.
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