KR20190126494A - 보조 배터리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배터리가 방전된 차량에 긴급 시동 전원을 공급할 수 있는 보조 배터리 장치를 공개한다. 본 발명의 보조 배터리 장치는 복수의 배터리 셀들로 배터리부를 구성하고, 사용자가 보조 배터리 장치를 동작시키면, 배터리부의 온도를 측정하여 배터리부의 온도가 기준 온도보다 낮으면, 배터리부로부터 전원을 가열 부재(열선 시트)로 제공하여 배터리부로 열을 인가함으로써 배터리 셀의 활성도를 증가시켜 보다 안정적으로 방전된 차량에 전원을 공급하여 차량에 시동을 걸 수 있다.

Description

보조 배터리 장치{Auxiliary battery}
본 발명은 보조 배터리 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 배터리가 방전된 차량에 긴급 시동 전원을 공급할 수 있는 보조 배터리 장치에 관한 것이다.
일반적으로 차량에 이용되는 납축 전지는 차량내 전자기기의 사용으로 자주 방전되고, 특히, 영하의 기온에서는 방전이 되지 않는다 하더라도, 그 활성도가 낮아서 차량의 시동에 필요한 충분한 전압을 출력하지 못하는 경우가 많다.
이러한 경우, 종래에는 차량의 전지를 다른 차량의 전지와 연결하여 다른 차량의 전지로부터 충전 전류를 공급받아 차량의 전지를 충전한 후 시동을 거는 것이 일반적이었으나, 최근에는 대용량의 보조 배터리를 이용하여 차량에 시동 전원을 공급하는 것이 가능하게 되었다.
이러한 보조 배터리 장치는 하나 이상의 리튬폴리머 배터리셀을 포함하는 전원 공급 장치로서, 자동차의 전지에 연결되거나 차량의 시거잭을 통해서 차량의 전지에 충전 전류를 공급함으로써 차량에 시동을 걸 수 있도록 한다.
그런데, 이러한 보조 배터리 장치에 적용된 리튬 폴리머 배터리 셀이 저온(예컨대, 0도 이하의 온도)에 방치된 경우에, 리튬 폴리머 배터리의 활성화 특성이 나빠져서 차량에 긴급 시동 전원을 공급하기 어려운 문제점이 존재하였다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 저온 상태에서 활성도가 저하된 리튬 폴리머 배터리 셀에 열을 인가하여 리튬 폴리머 배터리의 활성도를 향상시킴으로써, 차량 방전시 어떠한 상태에서도 차량에 긴급 시동 전원을 공급할 수 있는 차량용 보조 배터리 장치를 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보조 배터리 장치는, 하나 이상의 배터리 셀을 포함하는 배터리부; 상기 배터리부의 온도를 측정하는 온도 측정부; 상기 배터리부에 열을 제공하는 가열 부재; 상기 배터리부와 상기 가열 부재 사이에 설치되고, 제어 신호에 따라서 온/오프되는 스위칭부; 상기 배터리부에서 출력된 전원을 변환하여 제어부를 구동시키는 제어부 구동부; 상기 온도 측정부로부터 입력된 상기 배터리부의 온도가 사전에 정의된 기준보다 낮은 경우에, 상기 스위칭부로 제어신호를 출력하여 상기 스위칭부를 온시킴으로써 상기 배터리부로부터 상기 가열 부재에 전원을 공급하여 상기 배터리부에 열을 인가시키는 제어부를 포함한다.
또한, 상기 배터리부는 판형의 복수의 배터리 셀들이 수직으로 적층되어 구성될 수 있다.
또한, 상기 가열 부재는 복수의 열선 시트로 형성되어, 상기 복수의 배터리 셀들 사이에 각각 배치될 수 있다.
또한, 상기 가열 부재는 하나의 열선 시트로 구현되되, 적층된 배터리 셀들의 한 쌍의 대향하는 측면에만 열이 인가되도록 열선이 열선 시트 내에 설치될 수 있다.
또한, 상기 가열 부재는 열선 시트로 형성되어, 상기 적층된 배터리 셀들의 서로 대응되는 한 쌍의 측면 및 서로 대응되는 한 쌍의 평면을 둘러싸도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 가열 부재는 복수의 열선 시트로 형성되어, 상기 적층된 배터리 셀들의 서로 대응되는 한 쌍의 평면에 각각 배치될 수 있다.
또한, 상기 배터리부는 막대 형상의 복수의 배터리 셀들이 길이 방향으로 서로 평행하고, 측면이 서로 접촉하도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 가열 부재는 복수의 열선 시트로 형성되어, 상기 복수의 배터리 셀들 사이에 각각 배치될 수 있다.
또한, 상기 가열 부재는 하나의 열선 시트로 구현되되, 적층된 배터리 셀들의 한 쌍의 대향하는 측면에만 열이 인가되도록 열선이 열선 시트 내에 설치될 수 있다.
또한, 상기 가열 부재는 열선 시트로 형성되어, 상기 배터리 셀들을 둘러싸도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 가열 부재는 한 쌍의 열선 시트로 형성되어, 배터리 셀들의 서로 대응되는 한 쌍의 평면에 각각 배치될 수 있다.
또한, 상기 배터리부를 내부에 수용하는 하우징을 더 포함하고, 상기 하우징의 내부에는 열선이 형성될 수 있다.
또한, 상기 가열 부재에 의해서 상기 배터리부에 열이 공급되는 상태에서, 상기 온도 측정부로부터 입력된 상기 배터리부의 온도가 사전에 정의된 기준보다 높아지면, 상기 제어부는 상기 스위칭부로 제어신호를 출력하여 상기 스위칭부를 오프시킴으로써 상기 배터리부로부터 상기 가열 부재로의 전원 공급을 차단할 수 있다.
또한, 상기 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보조 배터리 장치는, 상기 제어부로부터 입력된 내용을 사용자에게 표시하는 상태 표시부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 가열 부재가 상기 배터리부를 가열중인 상태에서, 상기 상태 표시부를 통해서 현재 배터리부가 가열중이고, 가열이 종료된 후, 차량 시동이 가능함을 출력하고, 상기 가열 부재가 상기 배터리부 가열이 종료되면, 상기 상태 표시부를 통해서 차량 시동이 가능함을 표시할 수 있다.
본 발명의 보조 배터리 장치는 복수의 배터리 셀들로 배터리부를 구성하고, 사용자가 보조 배터리 장치를 동작시키면, 배터리부의 온도를 측정하여 배터리부의 온도가 기준 온도보다 낮으면, 배터리부로부터 전원을 가열 부재(열선 시트)로 제공하여 배터리부로 열을 인가함으로써 배터리 셀의 활성도를 증가시켜 보다 안정적으로 방전된 차량에 전원을 공급하여 차량에 시동을 걸 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보조 배터리 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보조 배터리 장치 동작 과정을 설명하는 흐름도이다.
도 3a 내지 도 3e 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리부 및 가열 부재의 구성 및 배치를 설명하는 도면이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 배터리부 및 가열 부재의 구성 및 배치를 설명하는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 다만, 본 발명의 보조 배터리 장치를 이용하여 방전된 차량의 배터리를 충전하거나 시거잭을 통해서 시동을 거는 구성 및 기능은 일반적인 보조 배터리 장치의 구성 및 기능과 동일하므로, 이하에서는 본 발명 특유의 구성에 대해서만 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보조 배터리 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보조 배터리 장치는, 배터리부(110), 온도 측정부(130), 가열 부재(120), 스위칭부(170), 제어부 구동부(150), 제어부(140) 및 상태 표시부(160)를 포함하여 구성된다.
먼저, 배터리부(110)는 하나 이상의 배터리 셀을 포함하여 구성되고, 배터리 셀에는 온도 특정부가 설치되어 배터리 셀의 온도를 측정하여 제어부(140)로 출력한다. 본 발명의 배터리 셀을 리튬 폴리머 배터리 셀로 구현되었으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
가열 부재(120)는 배터리부(110)에 열을 제공하여 배터리 셀의 온도를 상승시킴으로써 배터리 셀들의 활성도를 높여 배터리셀로부터 높은 전압이 출력되도록 한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 가열 부재(120)는 열선 시트로 구현되어 하나 이상의 배터리 셀들에 접촉하여 열을 인가하도록 배치되고, 배터리 셀로부터 제공된 전원에 의해서 열을 발생시켜 배터리 셀들로 열을 인가한다.
스위칭부(170)는 배터리부(110)와 가열 부재(120) 사이에 설치되고, 제어부(140)로터 입력된 제어 신호에 따라서 온/오프되어, 배터리부(110)로부터 가열 부재(120)로 전원이 공급되도록 하거나 공급되던 전원이 차단되도록 한다.
제어부 구동부(150)는 배터리부(110)에서 출력된 전원을 입력받고, 이를 제어부(140)를 구동하기 위한 전원으로 변환하여 제어부(140)로 출력함으로써 제어부(140)를 구동시킨다. 제어부 구동부(150)는 DC-DC 컨버터로 구성되어, 보조 배터리 장치가 저온에서 낮은 전압을 출력할 때, 이를 승압하여 제어부(140)로 출력함으로써 제어부(140)를 구동할 수 있다.
제어부(140)는 온도 측정부(130)로부터 입력된 배터리부(110)의 온도가 사전에 정의된 기준 온도보다 낮은 경우에, 스위칭부(170)로 제어신호를 출력하여 스위칭부(170)를 온시킴으로써 배터리부(110)로부터 가열 부재(120)로 전원을 공급하여 배터리부(110)에 열을 인가시킨다.
예컨대, 보조 배터리 장치가 기준 온도가 10도 이고, 온도 측정부(130)로부터 입력되는 온도값이 5도 라면, 제어부(140)는 스위칭부(170)로 스위칭부(170)를 ON 시키는 제어신호를 출력하여, 배터리부(110)의 전원을 가열 부재(120)로 제공함으로써 가열 부재(120)가 배터리 셀들에 열을 인가하도록 제어한다.
그러면, 가열 부재(120)로부터 열을 인가받은 배터리 셀들의 온도가 상승하기 시작하고, 리튬 폴리머로 구현된 배터리 셀들의 활성도가 높아져 점점 더 높은 전압이 배터리부(110)로부터 출력되기 시작한다. 가열 부재(120)가 열을 가하는 동안 온도 측정부(130)에서 측정된 배터리부(110)의 온도가 기준 온도 이상으로 올라가면, 제어부(140)는 스위칭부(170)로 출력되던 스위치 온 제어신호를 중단하거나, 별도의 오프 제어신호를 출력함으로써 스위칭부(170)를 오프시키고, 이에 따라서, 가열 부재(120)로 공급되던 전원은 차단된다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보조 배터리 장치는 상태 표시부(160)를 더 포함할 수 있다. 상태 표시부(160)는 소형 LCD 액정 디스플레이로 구현될 수 있고, 현재 보조 배터리 장치의 상태(시동 가능, 준비중(가열 중) 등)를 사용자에게 표시할 수 있다.
도 2를 참조하여, 상기한 구성 요소들의 동작을 살펴보면, 사용자가 본 발명의 보조 배터리 장치를 이용하여 차량의 시동을 걸고자 할 때, 사용자가 동작 스위치(180)를 온(ON)시키면, 배터리부(110)로부터 제어부 구동부(150)로 전원이 제공되고, 제어부 구동부(150)가 전원을 변환하여 제어부(140)로 공급함으로써 제어부(140)가 구동된다(S210).
제어부(140)가 구동되면 온도 측정부(130)가 배터리부(110)의 온도를 측정하여 제어부(140)로 출력하고(S220), 제어부(140)는 측정된 배터리부(110)의 온도가 기준 온도 이상인지 여부를 확인한다(S230).
배터리부(110) 온도가 기준 온도 미만이면, 제어부(140)는 스위칭부(170)를 온시켜 배터리부(110)로부터 가열 부재(120)로 전원을 공급하여 배터리부(110)를 구성하는 배터리 셀들을 가열하고(S240), 상태 표시부(160)에 "준비중"을 표시하여 현재 가열 중임을 사용자에게 알리고 제 S220 단계로 진행하여 제 S220 단계 및 제 S230 단계를 다시 수행한다(S250).
제 S230 단계에서, 배터리부(110) 온도가 기준 온도 이상이 되면, 제어부(140)는 상태 표시부(160)에 "시동 가능"이라고 표시하여, 사용자에게 보조 배터리 장치를 이용하여 시동을 걸 수 있음을 알린다(S260).
도 3a 내지 도 3e 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리부(110) 및 가열 부재(120)의 구성 및 배치를 설명하는 도면이다.
먼저, 도 3a 내지 도 3d 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리부(110)는 판형의 복수의 배터리 셀들(110a-1~110a-3)이 수직으로 적층되어 구성된다. 아울러, 가열 부재(120)는 전류가 흐르면 발열하는 열선(121)이 내부에 삽입된 열선 시트(120a-1,120b-1)로 구현된다.
도 3a 에 도시된 예에서, 열선 시트(120a-1,120b-1)는 복수의 배터리 셀들(110a-1~110a-3) 사이에 각각 배치되어 위와 아래에 접촉하는 배터리 셀들(110a-1~110a-3)로 열을 제공하여 해당 배터리 셀(110a-1~110a-3)의 활성도를 향상시킨다.
도 3b에 도시된 예에서, 가열 부재(120)는 하나의 열선 시트(120a-3)로 구현되되, 적층된 배터리 셀들(110a-1~110a-3)의 한 쌍의 대향하는 측면에만 열이 인가되도록 열선(121)이 열선 시트(120a-3) 내에 설치될 수 있다. 또는, 가열 부재(120)는 복수의 열선 시트로 형성되어, 적층된 배터리 셀들(110a-1~110a-3)의 서로 대응되는 한 쌍의 측면에 각각 접촉하도록 배치될 수도 있다.
도 3c에 도시된 예에서, 가열 부재(120)는 열선 시트(120a-4)로 형성되어, 상기 적층된 배터리 셀들(110a-1~110a-3)의 서로 대응되는 한 쌍의 측면 및 서로 대응되는 한 쌍의 평면을 둘러싸도록 배치될 수 있다.
도 3d 에 도시된 예에서, 가열 부재(120)는 복수의 열선 시트(120a-1,120a-2)로 형성되어, 상기 적층된 배터리 셀들(110a-1~110a-3)의 서로 대응되는 한 쌍의 평면에 각각 배치될 수 있다. 구체적으로, 한 쌍의 열선 시트(120a-1,120a-2)가 각각 배터리부(110)의 상면과 하면에 각각 접촉되도록 배치되어, 최상층의 배터리 셀(110a-1)과 최하층의 배터리 셀(110a-3)에 열을 인가하여 배터리부(110) 전체의 활성도를 향상시킬 수 있다.
도 3e 에 도시된 예에서는, 배터리부(110)가 하우징(190) 내부에 수용되고, 열선(121)이 하우징(190) 내부에 형성되어, 하우징(190) 내부로 열을 가함으로써, 하우징(190) 내부에 수용된 배터리부(110)로 열을 전달하여 배터리부(110) 전체의 활성도를 향상시킬 수 있다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 배터리부(110) 및 가열 부재(120)의 구성 및 배치를 설명하는 도면이다.
먼저, 도 4a 내지 도 4c 에 도시된 예에서, 배터리부(110)는 막대 형상의 복수의 배터리 셀들(110b-1~110b-3)이 길이 방향으로 서로 평행하고, 측면이 서로 접촉하도록 배치되어 구성된다. 도 4a 내지 도 4c에 도시된 예에서, 배터리 셀들(110b-1~110b-3)은 단면이 정사각형으로 도시되었으나, 단면이 원형 또는 직사각형으로 구현될 수도 있음은 물론이다.
도 4a 에 도시된 예에서, 가열 부재(120)는 복수의 열선 시트(120b-1,120b-2)로 형성되어, 상기 복수의 배터리 셀들(110b-1~110b-3) 사이에 각각 배치되어 접촉된 배터리 셀들(110b-1~110b-3)에 열을 인가한다.
도 4b에 도시된 예에서, 가열 부재(120)는 하나의 열선 시트(120b-3)로 구현되되, 적층된 배터리 셀들(110b-1~110b-3)의 한 쌍의 대향하는 측면에만 열이 인가되도록 열선이 열선 시트(120b-3) 내에 설치될 수 있다.
도 4c 에 도시된 예에서, 가열 부재(120)가 열선 시트(120b-4)로 형성되어, 열선 시트(120b-4)가 배터리 셀들(110b-1~110b-3) 전체를 둘러싸도록 배치될 수도 있다.
도 4d 에 도시된 예에서, 가열 부재(120)는 복수의 열선 시트(120b-1,120b-2)로 형성되어, 배터리 셀들(110b-1~110b-3)의 서로 대응되는 한 쌍의 평면에 각각 배치될 수 있다. 구체적으로, 한 쌍의 열선 시트(120b-1,120b-2)가 각각 배터리부(110)의 상면과 하면에 각각 접촉되도록 배치될 수 있다.
아울러, 도 4a 내지 도 4d에 도시된 배터리 셀들(110b-1~110b-3) 역시, 도 3e에 도시된 바와 같이, 내부에 열선이 형성된 하우징에 수용되어 가열될 수도 있음은 물론이다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
110 : 배터리부
120 : 가열 부재
130 : 온도 측정부
140 : 제어부
150 : 제어부 구동부
160 : 상태 표시부
170 : 스위칭부
180 : 동작 스위치

Claims (14)

  1. 하나 이상의 배터리 셀을 포함하는 배터리부;
    상기 배터리부의 온도를 측정하는 온도 측정부;
    상기 배터리부에 열을 제공하는 가열 부재;
    상기 배터리부와 상기 가열 부재 사이에 설치되고, 제어 신호에 따라서 온/오프되는 스위칭부;
    상기 배터리부에서 출력된 전원을 변환하여 제어부를 구동시키는 제어부 구동부;
    상기 온도 측정부로부터 입력된 상기 배터리부의 온도가 사전에 정의된 기준보다 낮은 경우에, 상기 스위칭부로 제어신호를 출력하여 상기 스위칭부를 온시킴으로써 상기 배터리부로부터 상기 가열 부재에 전원을 공급하여 상기 배터리부에 열을 인가시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 보조 배터리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리부는 판형의 복수의 배터리 셀들이 수직으로 적층되어 구성되는 것을 특징으로 하는 보조 배터리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 가열 부재는 복수의 열선 시트로 형성되어, 상기 복수의 배터리 셀들 사이에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 보조 배터리 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 가열 부재는 하나의 열선 시트로 구현되되, 적층된 배터리 셀들의 한 쌍의 대향하는 측면에만 열이 인가되도록 열선이 열선 시트 내에 설치된 것을 특징으로 하는 보조 배터리 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 가열 부재는 열선 시트로 형성되어, 상기 적층된 배터리 셀들의 서로 대응되는 한 쌍의 측면 및 서로 대응되는 한 쌍의 평면을 둘러싸도록 배치되는 것을 특징으로 하는 보조 배터리 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 가열 부재는 복수의 열선 시트로 형성되어, 상기 적층된 배터리 셀들의 서로 대응되는 한 쌍의 평면에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 보조 배터리 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리부는 막대 형상의 복수의 배터리 셀들이 길이 방향으로 서로 평행하고, 측면이 서로 접촉하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 보조 배터리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 가열 부재는 복수의 열선 시트로 형성되어, 상기 복수의 배터리 셀들 사이에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 보조 배터리 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 가열 부재는 하나의 열선 시트로 구현되되, 적층된 배터리 셀들의 한 쌍의 대향하는 측면에만 열이 인가되도록 열선이 열선 시트 내에 설치된 것을 특징으로 하는 보조 배터리 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 가열 부재는 열선 시트로 형성되어, 상기 배터리 셀들을 둘러싸도록 배치되는 것을 특징으로 하는 보조 배터리 장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 가열 부재는 한 쌍의 열선 시트로 형성되어, 배터리 셀들의 서로 대응되는 한 쌍의 평면에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 보조 배터리 장치.
  12. 제 2 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 배터리부를 내부에 수용하는 하우징을 더 포함하고,
    상기 하우징의 내부에는 열선이 형성된 것을 특징으로 하는 보조 배터리 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열 부재에 의해서 상기 배터리부에 열이 공급되는 상태에서, 상기 온도 측정부로부터 입력된 상기 배터리부의 온도가 사전에 정의된 기준보다 높아지면, 상기 제어부는 상기 스위칭부로 제어신호를 출력하여 상기 스위칭부를 오프시킴으로써 상기 배터리부로부터 상기 가열 부재로의 전원 공급을 차단하는 것을 특징으로 하는 보조 배터리 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제어부로부터 입력된 내용을 사용자에게 표시하는 상태 표시부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 가열 부재가 상기 배터리부를 가열중인 상태에서, 상기 상태 표시부를 통해서 현재 배터리부가 가열중이고, 가열이 종료된 후, 차량 시동이 가능함을 출력하고, 상기 가열 부재가 상기 배터리부 가열이 종료되면, 상기 상태 표시부를 통해서 차량 시동이 가능함을 표시하는 것을 특징으로 하는 보조 배터리 장치.
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