KR20130018879A - 가변 출력 전압을 갖는 배터리 - Google Patents

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에스비 리모티브 저머니 게엠베하
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Abstract

본 발명에 따라, 적어도 하나의 배터리 모듈 라인 및 제어 유닛을 포함하는 배터리가 제안되는데, 상기 적어도 하나의 배터리 모듈 라인은 직렬 연결된 복수의 배터리 모듈들을 포함한다. 각 배터리 모듈은 적어도 하나의 배터리 셀 및 결합 유닛을 포함한다. 상기 적어도 하나의 배터리 셀은 상기 결합 유닛의 제 1 입력과 제 2 입력 사이에 연결되며, 상기 결합 유닛은 제 1 제어 신호에 따라 상기 적어도 하나의 배터리 셀을 상기 배터리 모듈의 제 1 단자와 상기 배터리 모듈의 제 2 단자 사이에 연결시키고, 제 2 제어 신호에 따라 상기 제 1 단자를 상기 단자와 결합시키도록 구성된다. 상기 제어 유닛은 상기 제 1 제어 신호를 상기 적어도 하나의 배터리 모듈 라인의 가변 수의 (variable number) 배터리 모듈들에 발하며 상기 제 2 제어 신호를 상기 적어도 하나의 배터리 모듈 라인의 나머지 배터리 모듈들에 발함으로써 상기 배터리의 상기 적어도 하나의 배터리 모듈 라인의 출력 전압을 가변적으로 조절하도록 구성된다.

Description

가변 출력 전압을 갖는 배터리{Battery with variable output voltage}
본 발명은 가변 출력 전압을 갖는 배터리에 관한 것이다.
미래에는 정지 어플리케이션 (stationary application) 및 하이브리드 및 전기 자동차와 같은 차량에 배터리 시스템의 도입이 증가할 것이라는 것이 명백하다. 각 어플리케이션을 위해 주어진 전압 및 가용 전력에 대한 요구 사항들을 충족할 수 있기 위해, 많은 수의 배터리 셀 (battery cell)들이 직렬로 연결된다. 이와 같은 배터리에 의해 공급되는 전류가 모든 배터리 셀들을 통과하여 흘러야 하며 하나의 배터리 셀은 제한된 전류만을 전달 (conduct)할 수 있기 때문에, 종종 추가 배터리 셀들이 최대 전류를 높이기 위해 연결된다. 이것은 하나의 배터리 셀 하우징 내에 다수의 셀 코일을 마련함으로써 이루어지거나 혹은 외부 배터리 셀을 연결함으로써 이루어질 수 있다.
예컨대 전기차 및 하이브리드 차량 또는 풍력 장치의 회전자 날개 (rotor blade)와 같은 정지 어플리케이션에 사용되는 통상의 전기 구동 시스템의 개략 회로도가 도 1에 도시된다. 배터리 (10)가 직류 전압 중간 회로에 연결되며, 이 회로는 커패시터 (11)를 통해 버퍼링된다. 상기 직류 전압 중간 회로에 펄스 인버터 (12)가 연결되는데, 상기 인버터는 각 2개의 스위칭 가능한 (switchable) 반도체 밸브 및 2개의 다이오드를 통해 3개의 출력에 전기 구동 모터 (13)의 구동을 위해 상호 위상 시프트되는 사인 전압을 공급한다. 커패시터 (11)의 커패시티는 직류 전압 중간 회로의 전압을 상기 스위칭 가능한 반도체 밸브 중의 하나가 상호 접속 (interconnect)되는 시간 동안 안정화하기에 충분할 정도로 커야만 한다. 전기 자동차와 같은 실제 어플리케이션에서는 mF 범위의 높은 커패시티가 발생된다. 직류 전압 중간 회로의 높은 전압 때문에 이처럼 높은 커패시티는 고비용과 큰 공간에서만 구현될 수 있다.
도 2는 도 1의 배터리 (10)를 상세한 블록 회로도로 도시한다. 복수의 배터리 셀들이 직렬로 및 선택적으로는 (optional) 추가로 병렬 연결되어, 각각의 어플리케이션을 위해 소망되는 높은 출력 전압 및 배터리 커패시티에 도달한다. 배터리 셀의 플러스 극 (plus pole)과 양의 (positive) 배터리 단자 (14)의 사이에 충전 및 분리 장치 (16)가 연결된다. 선택적으로 배터리 셀의 마이너스 극과 음의 배터리 단자 (15) 사이에 분리 장치 (17)가 추가로 연결될 수 있다. 상기 충전 및 분리 장치 (16) 및 분리 장치 (17)는 각각 스위치 (18 및 19)를 포함하는데, 이것은 배터리를 0의 포텐셜로 (zero-potential)로 연결하기 위해 배터리 셀을 배터리 단자들로부터 분리하기 위한 것이다. 이렇지 않으면 직렬 연결된 배터리 셀들의 높은 직류 전압으로 인해, 정비 담당자 또는 그와 유사한 사람들에게 현저한 위험 가능성이 존재한다. 상기 충전 및 분리 장치 (16)에는 추가의 충전 스위치 (20) 및 이 충전 스위치 (20)에 직렬 연결된 충전 저항 (21)이 추가로 마련된다. 상기 충전 저항 (21)은 만일 상기 배터리가 직류 전압 중간 회로에 연결되면 커패시터 (11)를 위한 충전 전류를 제한한다. 이를 위해 우선 상기 스위치 (18)는 개방된 상태로 있으면서 상기 충전 스위치 (20)만 폐쇄된다. 배터리 단자 (14)에서의 전압이 배터리 셀의 전압에 도달하면, 상기 스위치 (19)가 폐쇄되고 경우에 따라 상기 충전 스위치 (20)가 개방된다. 상기 충전 스위치 (20)의 스위치 (18, 19)들은 배터리 (10) 비용을 현저하게 높이는데, 왜냐하면 이것들의 신뢰성에 대한 요구와 이것들로부터 흐를 전류에 대한 요구가 높기 때문이다.
따라서 본 발명에 따라, 적어도 하나의 배터리 모듈 라인 및 제어 유닛을 포함하는 배터리가 제안되는데, 상기 적어도 하나의 배터리 모듈 라인은 직렬 연결된 복수의 배터리 모듈들을 포함한다. 각 배터리 모듈은 적어도 하나의 배터리 셀 및 결합 유닛을 포함한다. 상기 적어도 하나의 배터리 셀은 상기 결합 유닛의 제 1 입력과 제 2 입력 사이에 연결되며, 상기 결합 유닛은 제 1 제어 신호에 따라 상기 적어도 하나의 배터리 셀을 상기 배터리 모듈의 제 1 단자와 상기 배터리 모듈의 제 2 단자 사이에 연결시키고, 제 2 제어 신호에 따라 상기 제 1 단자를 상기 단자와 결합시키도록 구성된다. 상기 제어 유닛은 상기 제 1 제어 신호를 상기 적어도 하나의 배터리 모듈 라인의 가변 수의 (variable number) 배터리 모듈들에 발하며 상기 제 2 제어 신호를 상기 적어도 하나의 배터리 모듈 라인의 나머지 배터리 모듈들에 발함으로써 상기 배터리의 상기 적어도 하나의 배터리 모듈 라인의 출력 전압을 가변적으로 조절하도록 구성된다.
상기 결합 유닛은 상기 제 1 및 제 2 입력 사이에 연결된 하나 이상의 배터리 셀을 상기 결합 유닛의 제 1 및 제 2 출력에 결합함으로써, 상기 배터리 셀의 전압이 외부로 가용하게 만들거나 또는 상기 배터리 셀을 상기 제 1 출력을 e상기 제 2 출력에 결합시킴으로써 바이 패스하는 것을 가능하게 하여 0V의 전압이 외부로부터 가시화된다.
이와 같은 방법으로, 하나의 배터리 모듈 라인의 직렬 연결된 배터리 모듈들의 결합 유닛들의 적절한 제어를 통해, 단순히 대응하는 수의 배터리 모듈이 활성화되거나 (결합 유닛의 출력에서 배터리 셀의 전압이 가시화) 비활성화됨으로써 (결합 유닛의 출력 전압 0V) 함으로써 상기 배터리 모듈 라인의 가변 출력 전압을 조절하는 것이 가능해진다.
본 발명은 펄스 인버터의 기능이 직접 배터리 안에 통합될 수 있으며 직류 전압 중간회로를 버퍼링 하기 위한 버퍼 커패시터를 불필요하게 만들어 이를 생략할 수 있다는 장점을 제공한다.
극단적인 경우에 각 배터리 모듈은 오직 하나의 배터리 셀 또는 오직 병렬 연결된 배터리 셀만을 포함할 수 있다. 이 경우 배터리 모듈 라인의 출력 전압은 가장 미세하게 조절될 수 있다. 바람직하게, 2.5와 4.2 V 사이의 셀 전압을 갖는 리튬 이온 배터리 셀이 사용되는 경우, 배터리의 출력 전압은 상응하게 정확히 조절된다. 배터리의 출력 전압이 더 정확하게 조절가능하면 할수록, 전자기 호환성의 문제는 더 작아지는데, 왜냐하면 배터리 전류에 의해 발생되는 방사가 고주파 부분에 의해 감소하기 때문이다. 하지만, 이것은 다수의 스위치들이 투입됨으로써 결합 유닛의 스위치들에서 높은 전력 손실을 가져오기 때문에 회로 낭비에 직면하기도 한다.
상기 제어 유닛은 바람직하게는 상기 적어도 하나의 배터리 모듈 라인의 사인 형태의 (sinusoidal) 출력 전압을 조절하도록 구성된다. 사인 형태의 출력 전압은 교류 전압망에서의 동작을 위해 고안된 구성 요소들과의 직접적인 연결을 가능하게 한다.
나아가 바람직하게 상기 제어 유닛은 상기 사인 형태의 출력 전압을 조절 가능하게 (adjustable) 미리 주어진 주파수로 조절하도록 구성된다. 상기 배터리는 복수의 배터리 모듈 라인들 바람직하게는 3개의 배터리 모듈 라인들을 포함할 수 있다. 상기 제어 유닛은 상기 각 배터리 모듈 라인들을 위해 사인 형태의 출력 전압을 조절하며, 상기 사인 형태의 출력 전압은 다른 배터리 모듈 라인들 각각의 사인 형태의 출력 전압과 위상 오프셋 되도록 구성된다. 특히 3개의 배터리 모듈 라인을 갖는 실시예는 추가의 중간 구성 요소 없이 전기 모터 연결을 가능하게 한다. 하이브리드 차량의 전기 모터의 구동 시스템은 도 1에 도시된 시스템과 달리 본 발명에서는 배터리 및 전기 구동 모터로 축소될 수 있다. 하지만, 전기 모터가 위상 신호를 위해 다수의 입력을 갖는 것도 상정할 수 있는데, 이를 위해서는 다수의 배터리 모듈 라인을 갖는 배터리가 적합하다.
상기 결합 유닛은 제 1 출력을 포함할 수 있으며, 상기 제 1 제어 신호에 따라 상기 제 1 입력 또는 제 2 입력을 제 1 출력과 결합하도록 구성된다. 상기 출력 은 이 때 배터리 모듈의 단자들 중 하나와 연결되며 상기 제 1 및 제 2 입력들 중의 하나는 다른 배터리 모듈의 단자들과 결합된다. 이와 같은 결합 유닛은 오직 2개의 스위치만을 사용하여, 바람직하게는 MOSFET 또는 IGBT와 같은 반도체 스위치로 구현될 수 있다. 대안으로 상기 결합 유닛은 제 1 출력 및 제 2 출력을 포함하며, 상기 제 1 제어 신호에 따라 상기 제 1 입력을 상기 제 1 출력과 연결시키고 상기 제 2 입력을 상기 제 2 출력과 연결시키며, 상기 제 2 제어 신호에 따라 상기 제 1 입력을 제 1 출력으로부터 분리시키고 상기 제 2 입력을 상기 제 2 출력으로부터 분리시키며, 상기 제 1 출력을 상기 제 2 출력과 결합시키도록 구성된다. 이 실시예는 약간 더 복잡한 회로의를 필요로 하지만 (통상 3개의 스위치), 배터리 모듈의 배터리 셀을 그 2개의 극에 결합시켜, 완전 방전 또는 배터리 손상의 위험이 있는 경우 그 배터리 셀을 제로 포텐셜로 연결하여 전제 장치의 계속적인 동작시 위험없이 교환될 수 있다.
본 발명의 제 2 관점은 차량의 구동을 위한 전기 구동 모터와 상기 구동 모터에 결합된 제 1 관점에 따른 배터리를 포함하는, 차량에 관한 것이다.
본 발명의 실시예들이 도면 및 하기의 상세한 설명에 의해 보다 자세히 설명되는데, 여기서:
도 1은 종래 기술에 따른 전기 구동 시스템을 도시하며,
도 2는 종래 기술에 따른 배터리의 블록 회로도를 도시하며,
도 3은 본 발명에 따른 배터리에 사용되는 결합 유닛의 제 1 실시예를 도시하며,
도 4는 상기 결합 유닛의 제 1 실시예의 가능한 회로적 구현을 도시하고,
도 5a 및 5b는 상기 결합 유닛의 제 1 실시예를 포함하는 배터리 모듈의 2개의 실시예를 도시하며,
도 6은 본 발명에 따른 배터리에 사용되는 결합 유닛의 제 2 실시예를 도시하고,
도 7은 상기 결합 유닛의 제 2 실시예의 가능한 회로적 구현을 도시하며,
도 8은 상기 결합 유닛의 제 2 실시예를 포함하는 배터리 모듈의 실시예를 도시하고,
도 9는 본 발명에 따른 배터리의 제 1 실시예를 도시하며,
도 10은 본 발명에 따른 배터리의 추가 실시예를 갖는 구동 시스템을 도시하고,
도 11은 본 발명에 따른 배터리의 출력 전압의 시간에 따른 추이를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 배터리에 사용되는 결합 유닛 (30)의 제 1 실시예를 도시한다. 상기 결합 유닛 (30)은 2개의 입력 (31, 32) 및 하나의 출력 (33)을 포함하며 상기 입력 (31, 32) 등 중 하나는 출력 (33)과 연결시키고 다른 하나는 분리하도록 형성된다.
도 4는 상기 결합 유닛 (30)의 제 1 실시예의 가능한 회로적 구현을 도시하는데, 이 결합 유닛에 제 1 및 제 2 스위치 (35 및 36)가 마련된다. 상기 스위치들 각각은 입력 (31 및 32)과 출력 (33) 사이에 연결된다. 이 실시예는 2개의 입력 (31, 32)도 출력 (33)으로부터 분리될 수 있어서, 상기 출력 (33)이 높은 저항을 가질 수 있다는 (high ohmic) 장점을 제공하는데, 이것은 수리나 정비시에 유용할 수 있다. 나아가, 상기 스위치 (35, 36)들은 MOSFET 또는 IGBT과 같은 반도체 스위치로 구현될 수 있다. 반도체 스위치들은 낮은 가격과 높은 스위칭 속도라는 장점을 가져서, 상기 결합 유닛 (30)이 짧은 시간 안에 제어 신호 내지 제어 신호의 ㅂ변화에 반응할 수 있으며 높은 스위칭 률을 달성할 수 있다. 최대 직류 전압과 최소 직류 전압 간의 듀티 싸이클의 상응하는 선택 (펄프 폭 변조)에 의해 원하는 전압 형태를 생성하는 종래의 펄스 인버터와 달리, 본 발명은 상기 결합 유닛의 스위치의 스위칭 빈도가 현저하게 낮아서, 전자기 호환성 (electromagnetic compatibility, Elektromagnetische Vertraeglichkeit (EMV))이 개선되며 스위치에 대한 요구 사항이 낮아질 수 있다.
도 5a 및 5b는 상기 결합 유닛 (30)의 제 1 실시예를 포함하는 배터리 모듈(40)의 2개의 실시예를 도시한다. 복수의 배터리 셀 (11)들이 결합 유닛 (30)의 입력들 사이에 직렬로 연결된다. 하지만 본 발명은 배터리 셀 (11)의 이와 같은 직렬 연결에만 제한되지 않으며, 오직 하나의 배터리 셀 (11) 또는 배터리 셀 (11)의 병렬 연결 또는 직-병렬-혼합 연결도 마련될 수 있다. 도 5a의 예에서, 결합 유닛 (30)의 출구는 제 1 단자 (41)와 결합되고 배터리 셀 (11)의 네거티브 극 (negative pole)은 제 2 단자 (42)와 결합된다. 하지만, 도 5b에서와 같은 거울 모양의 배열도 가능한데, 이 배열에서는 배터리 셀 (11)의 포지티브 극 (positive pole)이 제 1 단자 (41)와 결합되고 결합 유닛 (30)의 출구가 제 2 단자 (42)와 결합된다.
도 6은 본 발명에 따른 배터리에 사용되는 결합 유닛 (50)의 제 2 실시예를 도시한다. 결합 유닛 (50)은 2개의 입력 (51, 52) 및 2개의 출력 (53, 54)을 포함한다. 상기 결합 유닛은 제 1 입력 (51)을 제 1 출력 (53)과 그래고 제 2 입력 (52)을 제 2 출력 (54)과 결합시키거나 (그리고 제 1 출력 (53)을 제 2 출력 (54) 으로부터 분리시키고) 혹은 제 1 출력 (53)을 제 2 출력 (54)에 결합시키도록 (그리고 입력 (51, 52)들을 분리하도록) 구성된다. 상기 결합 유닛의 특정 실시예에서는 나아가, 2개의 입력들 (51 , 52)을 출력들 (53, 54)으로부터 분리하고 제 1 출력 (53)을 제 2 출력 (54)으로부터 분리하는 것도 가능하다. 하지만 제 1 입력 (51)을 제 2 입력 (52)과 결합하는 것을 마련되지 않는다.
도 7은 상기 결합 유닛 (50)의 제 2 실시예의 가능한 회로적 구현을 도시하는데, 여기에는 제 1, 제 2 및 제 3 스위치 (55, 56, 57)가 마련된다. 상기 제 1 스위치 (55)는 제 1 입력 (51) 및 제 1 출력 (53) 사이에 연결되며, 제 2 스위치 (56)는 제 2 입력 (52) 및 제 2 출력 (54) 사이에, 그리고 제 3 스위치 (57)는 제 1 출력 (53)과 제 2 출력 (54) 사이에 연결된다. 이 실시예는 상기 스위치 (55, 56 57)들이 MOSFET 또는 IGBT와 같은 반도체 스위치로 구현될 수 있다는 장점을 제공한다. 반도체 스위치는 낮은 가격, 높은 스위칭 률의 장점을 가져서, 상기 결합 유닛 (50)이 짧은 시간 동안에 제어 신호 내지 제어 신호의 변화에 반응하여 높은 스위칭 률에 도달할 수 있다.
도 8은 상기 결합 유닛 (50)의 제 2 실시예를 포함하는 배터리 모듈 (60)의 실시예를 도시한다. 복수의 배터리 셀 (11)이 결합 유닛 (50)의 입력들 사이에 직렬 연결된다. 배터리 모듈 (60)의 이 실시예도 배터리 셀 (11)의 직렬 연결에 한정되지 않으며, 오직 하나의 배터리 셀 (11)이 마련되거나 또는 배터리 셀 (11)들의 병렬 연결 또는 직-병렬-혼합 연결도 가능하다. 상기 결합 유닛 (50)의 제 1 출력은 제 1 단자 (61)와 결합되고 상기 결합 유닛 (50)의 제 2 출력은 제 2 단자 (62)와 결합된다. 상기 배터리 모듈 (60)은 도 5a 및 5b의 배터리 모듈 (40)에 비하여 배터리 셀 (11)이 결합 유닛 (50)에 의해 나머지 배터리들과 양 방향으로 분리될 수 있다는 장점을 제공하는데, 이것은 동작 중 위험하지 않은 교환을 가능하게 하는데 왜냐하면 배터리 셀 (11)의 어떤 극에도 배터리의 나머지 배터리 모듈들의 높은 전압이 인가되지 않기 때문이다.
도 9는 본 발명에 따른 배터리의 제 1 실시예를 도시하는데, 이것은 n개의 배터리 모듈 라인 (70-1 내지 70-n)을 갖는다. 각 배터리 모듈 라인 (70-1 내지 70-n)은 복수의 배터리 모듈들 (40 또는 60)을 포함하며, 여기서 각 배터리 모듈 라인 (70-1 내지 70-n)은 동일한 수의 배터리 모듈들 (40 또는 60)을 가지며, 각 배터리 모듈 (40 또는 60)은 동일한 방식으로 연결된 동일한 수의 배터리 셀 (11)을 포함한다. 각 배터리 모듈 라인 (70-1 내지 70-n)의 하나의 극은 다른 배터리 모듈 라인 (70-1 내지 70-n)의 상응하는 극에 결합될 수 있는데, 이것은 도 9에 점선으로 암시되어 있다. 통상 하나의 배터리 모듈 라인 (70-1 내지 70-n)은 1보다 큰 각각의 수의 배터리 모듈들 (40 또는 60)을 포함하며, 하나의 배터리는 각각의 수의 배터리 모듈 라인들 (70-1 내지 70-n)을 포함할 수 있다. 만일 안전 규정이 요구한다면, 배터리 모듈 라인들 (70-1 내지 70-n)의 극에도 추가로 도 2에서와 같은 충전 및 분리 장치와 분리 장치가 마련될 수 있다. 물론 이와 같은 분리 장치들은 본 발명에 의할때는 필수적이지 않은데, 왜냐하면 배터리 셀 (11)의 배터리 결합으로부터 분리하는 것은 배터리 모듈들 (40 또는 60) 내에 포함된 분리 유닛 (30 또는 50)에 의해 이루어질 수 있기 때문이다.
도 10은 본 발명에 따른 배터리의 추가 실시예를 갖는 구동 시스템을 도시한다. 도시된 예에서, 상기 배터리는 3개의 배터리 모듈 라인들 (70-1, 70-2, 70-3)을 포함하는데, 이것들은 각각 직접 구동 모터 (13)의 입력에 연결된다. 대부분의 시중에서 구입 가능한 (available) 전자 모터들이 3개의 위상 신호로 설계되기 때문에, 본 발명의 배터리는 바람직하게는 정확히 3개의 배터리 모듈 라인들을 포함한다. 본 발명의 배터리는 펄스 인버터의 기능이 이미 배터리에 통합되어 있다는 추가의 장점을 갖는다. 배터리의 제어 유닛이 하나의 배터리 모듈 라인의 가변 수의 배터리 모듈들 (40 또는 60)을 활성화함으로써 (내지 비활성화함으로써), 배터리 모듈 라인의 출력에 활성화된 배터리 모듈들 (40 또는 60)에 비례하는 전압이 사용될 수 있는데, 이 전압은 0V와 und der vollen 출력 전압 des 배터리 모듈 라인들의 전체 출력 전압에 달할 수 있다.
도 11은 본 발명에 따른 배터리의 출력 전압의 시간에 따른 추이를 도시한다. 배터리 (내지 하나의 배터리 모듈 라인)의 출력 전압 V은 시간 t 동안 인가된다. 도면 부호 80-b으로 예시적 어플리케이션 목적을 위해 소망되는 (이상적인) 사인파가 인가되는데, 이 싸인파는 0 이상의 전압값을 갖는다. 이상적인 싸인파는 본 발명에 따른 배터리에 의해 이산 전압 커브 (80-a)를 통해 근사하게 (approximately) 생성된다. 이상적인 커브 (80-b)로부터 이산 전압 커브 (80-a)의 편향 (deflection)은 크기 관점에서 배터리 모듈 (40 또는 60)에 직렬 연결된 배터리 셀 (11)의 수에 좌우된다. 배터리 모듈 (40 또는 60)에 직렬 연결된 배터리 셀 (11)의 수가 적으면 적을수록 이산 전압 커브 (80-a)가 더 정확하게 이상적인 커브 (80-b)를 따라간다. 통상의 어플리케이션에서는 비교적 작은 편향은 전제 시스템의 기능에 영향을 미치지 않는다. 이어지는 회로 소자들에 의해서 필터링되어야만 하는 이진 출력 전압만을 사용할 수 있는 종래의 펄스 인버터에 비해, 편향이 뚜렷하게 줄어들었다.
본 발명은 전술한 장점들 외에 고압 소자 및 플러그 커넥션 (plug connection)수의 감소라는 장점을 제공하며, 배터리의 냉각 시스템을 펄스 인버터와 결합시키는 가능성을 제공하는데, 여기서 배터리 셀의 냉각을 위해 투입되는 냉매는 이어서 펄스 인버터 (그러므로 결합 유닛 (40 또는 60)) 소자의 냉각을 위해서도 투입될 수 있는데, 왜냐하면 이것들은 보통 보다 높은 구동 온도에 도달하기 때문에 배터리 셀에 의해 이미 더워진 냉매에 의해서도 다시 충분히 냉각될 수 있기 때문이다. 나아가 배터리의 제어 유닛과 펄스 인버터의 제어 유닛을 결합하는 것이 가능하여 낭비를 더 줄일 수 있다. 결합 유닛은 펄스 인버터 및 배터리를 위한 통합된 안전 컨셉을 제공할 수 있으며 전체 시스템의 신뢰성과 가용성을 높이고 배터리 수명도 연장시킨다.
통합된 펄스 인버터를 갖는 배터리의 또 다른 장점은 이것이 통합된 결합 유닛을 갖는 개별 배터리 모듈들을 가지고 매우 단순한 모듈로 구성될 수 있다는 것이다. 이에 의해 동일 구성 요소 (same component)의 사용 (빌딩 블록 (building block) 원칙)이 가능하다.

Claims (7)

  1. 적어도 하나의 배터리 모듈 라인 (70) 및 제어 유닛을 포함하는 배터리로서,
    상기 적어도 하나의 배터리 모듈 라인 (70)은 직렬 연결된 복수의 배터리 모듈들 (40, 60)을 포함하며,
    각 배터리 모듈 (40, 60)은 적어도 하나의 배터리 셀 (11) 및 결합 유닛 (30, 50)을 포함하며,
    상기 적어도 하나의 배터리 셀 (11)은 상기 결합 유닛 (30, 50)의 제 1 입력 (31, 51)과 제 2 입력 (32, 52) 사이에 연결되며, 상기 결합 유닛 (30, 50)은 제 1 제어 신호에 따라 상기 적어도 하나의 배터리 셀 (11)을 상기 배터리 모듈 (40, 60)의 제 1 단자(41, 61)와 상기 배터리 모듈 (40, 60)의 제 2 단자(42, 62)사이에 연결시키고, 제 2 제어 신호에 따라 상기 제 1 단자(41, 61)를 상기 단자(42, 62)와 결합시키도록 구성되며,
    상기 제어 유닛은 상기 제 1 제어 신호를 상기 적어도 하나의 배터리 모듈 라인 (70)의 가변 수의 (variable number) 배터리 모듈들 (40, 60)에 발하며 상기 제 2 제어 신호를 상기 적어도 하나의 배터리 모듈 라인 (70)의 나머지 배터리 모듈들 (40, 60)에 발함으로써 상기 배터리의 상기 적어도 하나의 배터리 모듈 라인 (70)의 출력 전압을 가변적으로 조절하도록 구성된, 배터리.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어 유닛은 상기 적어도 하나의 배터리 모듈 라인 (70)의 사인 형태의 (sinusoidal) 출력 전압을 조절하도록 구성된, 배터리.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제어 유닛은 상기 사인 형태의 출력 전압을 조절 가능하게 (adjustable) 미리 주어진 주파수로 조절하도록 구성된, 배터리.
  4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    복수의 배터리 모듈 라인들 (70), 바람직하게는 3개의 배터리 모듈 라인들 (70)을 포함하며,
    상기 제어 유닛은 상기 각 배터리 모듈 라인들 (70)을 위해 하나의 사인 형태의 출력 전압을 조절하며, 상기 사인 형태의 출력 전압은 다른 배터리 모듈 라인들 (70) 각각의 사인 형태의 출력 전압과 위상 오프셋 되도록 구성되는, 배터리.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 결합 유닛 (30)은 제 1 출력 (33)을 포함하며, 상기 제 1 제어 신호에 따라 상기 제 1 입력 (31) 또는 제 2 입력 (32)을 제 1 출력 (33)과 결합하도록 구성된, 배터리.
  6. 제 1항 내지 제 4항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 결합 유닛 (50)은 제 1 출력 (53) 및 제 2 출력 (54)을 포함하며,
    상기 제 1 제어 신호에 따라 상기 제 1 입력 (51)을 상기 제 1 출력 (53)과 연결시키고 상기 제 2 입력 (52)을 상기 제 2 출력 (54)과 연결시키며, 상기 제 2 제어 신호에 따라 상기 제 1 입력 (51)을 제 1 출력 (53)으로부터 분리시키고 상기 제 2 입력 (52)을 상기 제 2 출력 (54)으로부터 분리시키며, 상기 제 1 출력 (53)을 상기 제 2 출력 (54)과 결합시키도록 구성된, 배터리.
  7. 차량으로서,
    상기 차량의 구동을 위한 전기 구동 모터 (13)와 상기 구동 모터 (13)에 결합된 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항의 배터리를 포함하는, 차량.
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