KR20180112351A - 배터리 팩 - Google Patents

Abstract

적어도 둘 이상의 배터리 셀; 상기 둘 이상의 배터리 셀에 결합되어 상기 배터리 셀의 전압을 제어하는 충전기를 포함하며, 상기 충전기는 CC/CV 방식으로 상기 배터리 셀을 충전하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩이 제공된다.

Description

배터리 팩{Battery pack}

본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배터리 팩을 이루는 개별 배터리 셀에 CC/CV 방식으로 셀을 충전하는 충전기를 각 셀 별로 구비하여 배터리 제조비용을 절감하고, 배터리 수명을 연장할 수 있으며, 아울러 배터리 유지보수가 용이한 배터리 관리 장치를 포함하는 배터리 팩에 관한 것이다.

일반적으로, 충전용 배터리(Battery)는 전기자동차(Electric Vehicle)의 구동원으로 사용될 수 있으며, 또한 상용 전원에서 일어날 수 있는 전원 장애를 극복하여 안정된 전력을 공급하는 무정전전원장치로도 이용될 수 있다. 그리고 배터리는 스마트 그리드용 전원장치로도 이용될 수 있다.

이러한 배터리는 용량에 따라 다수의 배터리 셀(Battery cell)을 일체로 연결하여 배터리 팩(Battery pack) 형태로 이루어져 있다.

하나의 배터리 팩에서의 단위 셀이 가지는 전압간 편차를 없애지 못하는 경우, 배터리의 성능이 저하되고, 수명이 단축되는 문제가 있다.

기존의 배터리 팩은 충전시 배터리 팩을 구성하고 있는 셀들을 직렬 또는 병렬로 연결한 후, 배터리 편차를 외부 저항을 이용하여 없애거나, 또는 과도하게 높은 셀의 전압을 낮은 전압의 셀로 이동시키는 방식으로 셀의 전압 편차를 없앴다.

하지만, 이 경우 배터리 팩의 셀 하나만을 분리하기 어렵고, 발열의 문제, 효율적이지 못한 셀 전압 밸런싱으로 인한 성능저하 및 수명단축의 문제가 있다.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 각 셀의 전압을 능동적으로 제어함으로써 배터리 수명을 경제적으로 연장시키고, 아울러 유지보수가 셀 단위로 가능한 배터리 관리 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 배터리 팩은 적어도 둘 이상의 배터리 셀; 상기 둘 이상의 배터리 셀에 결합되어 상기 배터리 셀의 전압을 제어하는 충전기를 포함하며, 상기 충전기는 CC/CV(Constant current/Constant Voltage) 방식으로 상기 배터리 셀을 충전하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 충전기는 상기 둘 이상의 배터리 셀 각각에 일대일로 대응되며, 상기 대응되는 배터리 셀 각각을 독립적으로 충전하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 배터리 팩은 상기 충전기를 제어하기 위한 셀 제어기와 상기 셀 상태를 전송하기 위한 통신모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 배터리 팩은 NTC를 더 포함하며, 상기 NTC는 상기 셀 제어기에 의하여 제어되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 배티리 팩은 상기 적어도 둘 이상의 배터리 셀과 상기 충전기를 내부에 수용하는 케이스를 더 포함하며, 상기 케이스의 일측과 타측에는 상기 배터리 팩 온도를 낮추기 위한 팬이 각각 구비되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 팬의 회전방향을 가변적인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 개별 배터리 셀에 CC/CV 방식으로 셀을 충전하는 충전기를 각 셀 별로 구비하여 배터리 제조비용을 절감하고, 배터리 수명을 연장할 수 있으며, 아울러 배터리 유지보수가 용이하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배티리 팩의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 제어모듈의 모식도이다.

이하, 본 발명의 도면을 참조하여 상세하게 설명하고자 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 또한, 본 명세서 전반에 걸쳐 표시되는 약어는 본 명세서 내에서 별도의 다른 지칭이 없다면 당업계에서 통용되어, 이해되는 수준으로 해석되어야 한다.

본 발명은 종래의 배터리 전압 관리 방식과 달리, 배터리 팩을 이루는 각 개별 셀 자체에 충전기 및 그 제어모듈을 연결하여 셀 각각을 CC/CV 방식으로 충전하여 셀간 전압편차를 없애는 구성을 제공한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배티리 팩의 모식도이다.

도 1을 참조하면, 배터리 팩은 n개의 배터리 셀(100)을 포함한다. 상기 n개의 배터리 셀(100) 각각에는 충전기(110)가 결합되며, 각 충전기(110)는 연결된 개별 셀을 CC/CV(Constant current/Constant Voltage)방식으로 충전한다.

즉, 본 발명은 셀 중 과도하게 높은 전압을 외부 저항을 이용하여 낮추거나, 낮은 전압의 셀로 이동시키는 종래 기술과 달리, 셀 각각을 CC/CV 방식으로 독립적으로 충전하므로, 다음과 같은 장점이 있다.

1) 개별 셀의 분리/수리가 가능하므로 유지 보수가 간단하다.

2) 셀의 전압 편차가 발생하지 않으므로 배터리의 수명이 연장된다.

3) 충전에 따른 편차 제거를 위한 별도의 편차 제거 프로세스가 불필요하므로 충전시간이 빨라진다.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 배터리 팩은 상기 충전기를 제어하기 위한 셀 제어기와 상기 셀 상태를 전송하기 위한 통신모듈을 더 포함할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 제어모듈의 모식도이다.

도 2를 참조하면, 상기 셀 제어모듈은 DC/DC 컨버터 및 상기 DC/DC 컨버터 에 연결된 제어기 및 상기 셀 상태를 전송하기 위한 통신모듈을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 셀 제어모듈은 상기 배터리 셀 각각에 설치되어, 각 개별 셀의 충전을 제어한다.

본 발명의 일 실시예에서 상기 배터리 팩은 NTC를 더 포함하며, 상기 NTC는 상기 셀 제어기에 의하여 제어된다. 즉, 본 발명은 NTC라는 온도제어기를 통하여 별도의 히팅 매트의 사용없이 가변저항을 통하여 셀의 온도제어를 가능하게 한다.

본 발명은 또한 상기 적어도 둘 이상의 배터리 셀과 상기 충전기를 내부에 수용하는 케이스를 더 포함하는 배터리 팩을 제공하며, 상기 케이스의 일측과 타측에는 상기 배터리 팩 온도를 낮추기 위한 팬이 각각 구비된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 팬의 회전방향은 가변적으로 변화될 수 있으며, 이에 따라 온도 상승에 따른 송풍과 이물질 등이 보호메쉬 등에 끼는 경우 이를 배출하기 위한 송풍 방향 변경이 가능하다.

또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (6)

1. 적어도 둘 이상의 배터리 셀;
   상기 둘 이상의 배터리 셀에 결합되어 상기 배터리 셀의 전압을 제어하는 충전기를 포함하며, 상기 충전기는 CC/CV(Constant current/Constant Voltage) 방식으로 상기 배터리 셀을 충전하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 충전기는 상기 둘 이상의 배터리 셀 각각에 일대일로 대응되며, 상기 대응되는 배터리 셀 각각을 독립적으로 충전하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 배터리 팩은 상기 충전기를 제어하기 위한 셀 제어기와 상기 셀 상태를 전송하기 위한 통신모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
4. 제 3항에 있어서, 상기 배터리 팩은
   NTC를 더 포함하며, 상기 NTC는 상기 셀 제어기에 의하여 제어되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 배티리 팩은 상기 적어도 둘 이상의 배터리 셀과 상기 충전기를 내부에 수용하는 케이스를 더 포함하며, 상기 케이스의 일측과 타측에는 상기 배터리 팩 온도를 낮추기 위한 팬이 각각 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 팬의 회전방향을 가변적인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.

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