KR20220128864A - 배터리 스마트관리 시스템 - Google Patents
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Abstract
안전성이 개선되도록, 본 발명은 구동체에 동력 연결되어 회전 가능하게 배치되고 여자코일이 구비되는 회전자와, 상기 회전자의 회전시 유도자계가 형성되는 유도코일이 권선된 고정자를 포함하여 구동력을 통해 전력을 생산하는 발전기; 상기 발전기에 전선 연결되어 전력을 충전 및 방전하는 배터리부; 상기 배터리부 및 상기 유도코일에서의 전압을 개별 측정하도록 상기 배터리부 및 상기 유도코일에 전선 연결되고, 여자전류가 선택적으로 공급 및 차단되도록 상기 여자코일에 전선 연결되는 비엠에스 스위칭부가 구비되는 비엠에스부; 상기 발전기, 상기 배터리부 및 상기 비엠에스부에 전선 연결되며 상기 비엠에스부에서 개별 측정된 상기 배터리부 및 상기 유도코일에서의 전압을 비교 판단하되, 상기 배터리부의 충전전압이 상기 유도코일에서의 발전전압 미만으로 기설정된 완충전압 미만이면 상기 여자코일로 여자전류가 공급되도록 상기 비엠에스 스위칭부에 공급스위칭신호를 전송하고, 상기 배터리부의 충전전압이 상기 완충전압 이상이면 상기 여자코일로 여자전류가 차단되도록 상기 비엠에스 스위칭부에 차단스위칭신호를 전송하는 여자피씨비부; 및 상기 여자피씨비부 및 상기 비엠에스부에 전선 연결되되 상기 공급스위칭신호 및 상기 차단스위칭신호의 전송상태가 선택적으로 표시되는 충전상태표시부를 포함하는 배터리 스마트관리 시스템을 제공한다.
Description
본 발명은 배터리 스마트관리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 안전성이 개선되는 배터리 스마트관리 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 자동차는 가솔린이나 디젤을 연료로 사용하는데, 가솔린과 디젤은 유해한 물질을 배출하여 대기오염을 일으킬 뿐만 아니라 가솔린 및 디젤 연료를 제조하기 위한 원유가 고갈되고 있어 이를 대체할 수 있는 대체에너지의 개발이 필요한 실정이다. 최근에는 각 산업계에서 대체에너지 개발을 서두르고 있으며 이에 대한 대안으로 전기에너지를 통해 운행되는 전기 자동차를 개발하고 있다.
이러한 전기 자동차는 전기를 사용하여 운행되는 자동차를 의미하는 것으로, 크게 순수 전기 자동차(Batttery Powered Electric Vehicle)와 하이브리드 전기 자동차(Hybrid Electric Vehicle)로 구분될 수 있다.
여기서, 상기 순수 전기 자동차는, 화석 연료를 이용함 없이 전기만을 사용하여 주행하는 자동차로써 일반적으로 전기 자동차라 명칭된다. 그리고, 하이브리드 전기 자동차는 전기 및 화석 연료를 사용하여 주행하는 차량을 의미한다.
이러한 상기 전기 자동차에는 주행을 위한 전기를 공급하는 배터리가 구비된다. 특히, 순수 전기 자동차 및 플러그인(Plug-In) 타입의 하이브리드 전기 자동차는, 외부의 전원으로부터 공급되는 전력을 이용하여 배터리를 충전하며, 배터리에 충전된 전력을 이용하여 전기 모터를 구동한다.
그리고, 상기 전기 자동차와 같이 엔진이 없고 순수 배터리에 저장된 전기에너지로만 운행되는 차량은 배터리의 에너지가 방전되면 이를 충전해야만 주행이 가능하다. 하지만, 상기 전기 자동차의 보급에 비하여 전기 충전을 지원하는 충전스테이션의 설치 등 전기 자동차에 대한 인프라가 그에 턱없이 미치지 못함에 따라 충전장소가 제한되는 단점이 있다.
여기서, 운전자는 상기 전기 자동차의 주행 도중, 예기치 않은 배터리의 방전 또는 충전이 필요한 상황에서 긴급 출동한 렉카 등의 견인차량에 구비된 비상전력공급장치를 이용해 상기 전기 자동차의 배터리에 전력을 충전할 수 있다.
이러한 전력공급장치는 상기 견인차량의 엔진에 연결된 발전기의 로터가 수 만 분당회전수(RPM)로 고속 회전됨에 따라 전기 자동차에 공급 가능한 전력이 생산될 수 있다. 이때, 상기 로터가 회전됨에 따라 생산된 교류전압은 정류기를 통해 직류전압으로 바뀌어 전기 자동차에 공급되거나 보조배터리에 저장될 수 있다.
여기서, 상기 보조배터리는 니켈-카드뮴 또는 니켈-메탈하이드라이드와 같은 니켈계열의 배터리가 주로 사용되었으나, 최근 고성능 자동차 배터리에 대한 요구가 높아짐에 따라 에너지 밀도가 높은 리튬 이온 배터리가 주로 사용되고 있다.
그러나, 정격전압 이상의 전력 과잉 공급, 과전류 발생, 저전압으로 인한 방전에 의해 리튬 이온 기반의 상기 보조배터리에 부하가 걸려 과열되는 경우 화재 등의 안전사고가 발생될 가능성이 높으며, 방전시 상기 보조배터리의 재사용이 어려운 문제점이 있었다.
또한, 차량의 배터리를 시스템의 주전원으로 사용하는 발전기에 부하가 높게 걸리거나 발전기 충전 전압보다 소비전력이 많을 경우 잦은 충방전이 이뤄지면 배터리 수명이 감소되는 문제점이 있었다.
특히, 배터리의 완충시에도 발전기를 통한 전력이 지속적으로 공급되면 배터리 수명이 감소될 뿐만 아니라, 배터리에 전원 연결된 엔진의 시동장치나 점화장치의 전장품을 비롯하여 램프류, 에어컨장치 등의 전기장치에 고장을 초래하는 문제점이 있었다.
한편, 최근 캠핑카를 이용한 레저활동이 증가하고 있으나, 전기적인 전문지식이 없는 일반인들이 캠핑카에 구비되는 고전류 배터리의 사용시 위험에 노출되어 있어 안전장치에 대한 개발이 요구되고 있다.
그러나, 전기 생산을 위한 발전기를 구동하여 복수개의 배터리를 충전하기 위해 캠핑카의 엔진을 가동함으로 인해 연료소모량이 과다하게 발생하며, 고장시 부품교체 등의 비용 및 시간이 발생하여 경제성이 저하되는 문제점이 있었다.
또한, 충전용량을 늘리기 위해 캠핑카에 복수개의 배터리를 구비하여 상호간 병렬 연결하는 경우에는 전압 밸런싱 과정에서 역전압이 발생하거나, 순간적인 과전압 발생 등의 원인으로 인해 배터리의 이상 발생시 대응하기 어려운 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 안전성이 개선되는 배터리 스마트관리 시스템을 제공하는 것을 해결과제로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 구동체에 동력 연결되어 회전 가능하게 배치되고 여자코일이 구비되는 회전자와, 상기 회전자의 회전시 유도자계가 형성되는 유도코일이 권선된 고정자를 포함하여 구동력을 통해 전력을 생산하는 발전기; 상기 발전기에 전선 연결되어 전력을 충전 및 방전하는 배터리부; 상기 배터리부 및 상기 유도코일에서의 전압을 개별 측정하도록 상기 배터리부 및 상기 유도코일에 전선 연결되고, 여자전류가 선택적으로 공급 및 차단되도록 상기 여자코일에 전선 연결되는 비엠에스 스위칭부가 구비되는 비엠에스부; 상기 발전기, 상기 배터리부 및 상기 비엠에스부에 전선 연결되며 상기 비엠에스부에서 개별 측정된 상기 배터리부 및 상기 유도코일에서의 전압을 비교 판단하되, 상기 배터리부의 충전전압이 상기 유도코일에서의 발전전압 미만으로 기설정된 완충전압 미만이면 상기 여자코일로 여자전류가 공급되도록 상기 비엠에스 스위칭부에 공급스위칭신호를 전송하고, 상기 배터리부의 충전전압이 상기 완충전압 이상이면 상기 여자코일로 여자전류가 차단되도록 상기 비엠에스 스위칭부에 차단스위칭신호를 전송하는 여자피씨비부; 및 상기 여자피씨비부 및 상기 비엠에스부에 전선 연결되되 상기 공급스위칭신호 및 상기 차단스위칭신호의 전송상태가 선택적으로 표시되는 충전상태표시부를 포함하는 배터리 스마트관리 시스템을 제공한다.
한편, 본 발명은 구동체에 동력 연결되어 회전 가능하게 배치되고 여자코일이 구비되는 로터부와, 상기 로터부의 회전시 유도자계가 형성되는 유도코일이 권선된 스테이터부를 포함하여 구동력을 통해 전력을 생산하는 발전기; 상기 발전기에 전선 연결되어 전력을 충전 및 방전하도록 복수개의 제1배터리셀이 병렬 연결되어 구비되어 전력을 충전 및 방전하는 제1배터리팩을 포함하는 메인배터리부와, 상기 메인배터리부와 병렬로 전원 연결되는 복수개의 제2배터리셀이 병렬 연결되어 구비되어 전력을 충전 및 방전하는 제2배터리팩을 포함하는 보조배터리부를 포함하는 배터리부; 상기 배터리부 및 상기 유도코일에서의 전압을 개별 측정하도록 상기 배터리부 및 상기 유도코일에 전선 연결되고, 여자전류가 선택적으로 공급 및 차단되도록 상기 여자코일에 전선 연결되는 비엠에스 스위칭부가 구비되는 비엠에스부; 상기 발전기, 상기 배터리부 및 상기 비엠에스부에 전선 연결되며 상기 비엠에스부에서 개별 측정된 상기 배터리부 및 상기 유도코일에서의 전압을 비교 판단하되, 상기 배터리부의 충전전압과 상기 유도코일에서의 발전전압 미만으로 기설정된 완충전압을 상호 비교하여 상기 여자코일로 여자전류가 공급되도록 상기 비엠에스 스위칭부에 공급스위칭신호 및 차단스위칭신호 중 어느 하나를 선택적으로 전송하는 여자피씨비부; 및 상기 제1배터리팩 및 상기 제2배터리팩의 각 입출력단에 호환 전원 연결되되 상기 제1배터리팩 및 상기 제2배터리팩의 전압 및 충전용량을 측정하는 배터리측정부와, 일단이 상기 제1배터리팩 및 상기 제2배터리팩의 각 입출력단에 개별적으로 전원 연결되되 타단이 외부출력단 및 외부입력단에 각각 전원 연결되는 입출력모듈부와, 상기 배터리측정부 및 상기 입출력모듈부에 회로 연결되되 전원의 입출력을 제어하는 입출력제어부를 포함하는 스마트전원관리부를 포함하는 배터리 스마트관리 시스템을 제공한다.
상기의 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 배터리부 및 발전기의 전압을 비교 판단하는 여자피씨비부가 여자전류의 인가를 선택적으로 공급 및 차단하도록 발전기의 여자코일에 전선 연결된 비엠에스 스위칭부를 제어하여 발전기의 지속 구동시에도 배터리부에 충전이 중지됨으로써 배터리부가 과충전으로부터 보호되므로 배터리수명이 현저히 증가될 수 있다.
둘째, 여자피씨비부가 배터리부의 충전전압이 유도코일의 발전전압 미만으로 기설정된 완충전압 미만이면 비엠에스 스위칭부에 공급스위칭신호를 전송하고, 배터리부의 충전전압이 완충전압 이상이면 비엠에스 스위칭부에 차단스위칭신호를 전송하므로 각종 전기장치로 배터리부의 전력이 일정한 양으로 안정적으로 균일하게 전송되어 전송품질이 현저히 개선될 수 있다.
셋째, 각 배터리팩의 전압이 제1전압 미만이면 각 입력절환스위칭부에 충전신호를 각각 1차 인가하되, 제1전압에 도달하면 입력차단신호를 2차 인가하고, 기설정시간 경과후에 제1전압을 초과하는 만충전압에 도달시까지 충전신호를 3차 단계적으로 인가하므로 과전압/과전류에 따른 배터리팩 손상이 방지되며 안정적인 전원 충전이 가능하므로 내구성이 현저히 개선될 수 있다.
넷째, 순방향 전류를 허용하되 역방향 전류를 차단하는 제1역전압차단부 및 제2역전압차단부를 통해 외부출력단으로부터의 전원 입력이 차단되며 외부입력단으로의 전원 출력이 차단되므로 배터리팩의 오접속으로 인한 수명 저하 및 폭발을 미연에 방지할 수 있어 사용안전성이 현저히 개선될 수 있다.
다섯째, 배터리측정부를 통해 측정된 전압이 높은 순으로 복수개의 배터리팩에 저장된 전원을 순차 방전하되, 배터리팩 중 어느 하나의 충전용량이 기설정치 미만인 경우 각 배터리팩에 저장된 전원을 동시에 방전하며 방전 배터리팩이 절환되므로 전원공급이 안정적으로 연속 공급되어 전송품질이 현저히 개선될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 스마트관리 시스템을 나타낸 블록도.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 스마트관리 시스템의 사용상태를 나타낸 예시도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 스마트관리 시스템을 나타낸 블록도.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 스마트관리 시스템에서 방전시 사용상태를 나타낸 예시도.
도 6a 내지 도 6f는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 스마트관리 시스템에서 충전시 사용상태를 나타낸 예시도.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 스마트관리 시스템의 사용상태를 나타낸 예시도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 스마트관리 시스템을 나타낸 블록도.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 스마트관리 시스템에서 방전시 사용상태를 나타낸 예시도.
도 6a 내지 도 6f는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 스마트관리 시스템에서 충전시 사용상태를 나타낸 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 스마트관리 시스템을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 스마트관리 시스템을 나타낸 블록도이고, 도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 스마트관리 시스템의 사용상태를 나타낸 예시도이다.
도 1 내지 도 2b에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 스마트관리 시스템(100)은 발전기(10), 배터리부(20), 비엠에스부(160), 여자피씨비부(40) 및 충전상태표시부(50)를 포함함이 바람직하다.
여기서, 상기 발전기(10)는 구동체에 동력 연결되어 회전 가능하게 배치되고 여자전류 인가를 위한 여자코일(12)이 구비되는 회전자(11)와, 상기 회전자(11)의 회전시 유도자계가 형성되는 유도코일(14)이 권선된 고정자(13)를 포함하여 구동력을 통해 전력을 생산하도록 구비됨이 바람직하다. 물론, 경우에 따라 회전자에 유도코일이 구비되고 고정자에 여자코일이 구비될 수도 있다.
이때, 상기 구동체는 회전됨에 따라 구동력을 제공하도록 하이브리드 차량 또는 선박 등에 구비되는 엔진으로서 구비될 수 있다. 그리고, 상기 발전기(10)는 상기 엔진에 동력 연결되어 구동력을 통해 전력을 생산하도록 구비될 수 있다. 예컨대, 상기 엔진은 차량에 구비되되 가솔린, 디젤 등의 연료를 소비하여 구동됨에 따라 발생되는 구동력을 동력축을 통해 동력전달벨트를 거쳐 상기 발전기(10)로 전달하도록 구비될 수 있다.
그리고, 상기 발전기(10)는 상기 엔진으로부터 구동력을 전달받도록 상기 동력전달벨트에 회전자(11)의 회전축부가 동력 연결되고 상기 엔진으로부터 전달되는 구동력에 의해 회전자(11)가 회전됨에 따라 전력을 생산하도록 구비될 수 있다.
예컨대, 상기 회전자(11)는 상기 동력전달벨트를 통해 상기 엔진에 동력 연결될 수 있으며, 상기 고정자(13)는 상기 회전자(11)의 외측을 감싸며 배치되되 상기 회전자(11)가 상기 회전축부를 중심으로 회전됨에 따라 전자기유도에 의한 전력을 생산하는 상기 유도코일(14)이 권취될 수 있다.
이러한 상기 발전기(10)는 상기 배터리부(20), 상기 비엠에스부(30) 및 상기 여자피씨비부(40)에 병렬로 회로 연결될 수 있으며, 생산된 전력이 상기 배터리부(20)로 충전 및 저장될 수 있다.
여기서, 상기 유도코일(14)의 플러스단은 상기 배터리부(20), 상기 비엠에스부(30) 및 상기 여자피씨비부(40)의 각 플러스단에 전선 연결될 수 있으며, 상기 발전기(10)의 유도코일(14)의 마이너스단은 도 2a에서 P(-)로 도시된 상기 비엠에스부(30)의 전력마이너스단에 전선 연결될 수 있다. 그리고, 상기 여자코일(12)은 상기 발전기(10)에 선택적으로 여자전류가 인가 제어되도록 상기 여자피씨비부(40)에 전선 연결될 수 있다.
한편, 상기 배터리부(20)는 상기 발전기(10)에 전선 연결되어 전력을 충전 및 방전하도록 구비됨이 바람직하다. 여기서, 상기 배터리부(20)는 납축전지, 니켈카드뮴전지, 리튬폴리머전지, 리튬이온전지, 니켈수소전지 등과 같은 전자의 충전이 가능한 2차 전지를 포함하여 구비됨이 바람직하다.
여기서, 상기 배터리부(20)의 플러스단은 상기 발전기(10)의 유도코일(14), 상기 비엠에스부(30) 및 상기 여자피씨비부(40)의 각 플러스단에 전선 연결될 수 있다.
그리고, 상기 배터리부(20)의 마이너스단은 도 2a에서 B(-)로 도시된 상기 비엠에스부(30)의 배터리마이너스단 및 상기 여자피씨비부(40)의 마이너스단에 전선 연결될 수 있다.
이에 따라, 상기 발전기(10)에서 생산된 전력이 상기 배터리부(20)에 충전될 수 있다. 또한, 상기 배터리부(20)는 외부출력단에 전선 연결되어 충전 및 저장된 전력을 외부로 송출함에 따라 방전될 수 있다.
한편, 상기 비엠에스부(30)는 상기 배터리부(20) 및 상기 발전기(10)의 유도코일(14)에서의 전압을 개별 측정하도록 상기 유도코일(14) 및 상기 배터리부(20)에 전선 연결됨이 바람직하다.
여기서, 상기 비엠에스부(30)의 플러스단은 상기 발전기(10)의 유도코일(14), 상기 배터리부(20), 및 상기 여자피씨비부(40)의 각 플러스단에 전선 연결될 수 있다.
그리고, 상기 비엠에스부(30)의 전력마이너스단에는 상기 유도코일(14)의 마이너스단이 전선 연결될 수 있으며, 상기 비엠에스부(30)의 배터리 마이너스단에는 상기 배터리부(20) 및 상기 여자피씨비부(40)의 각 마이너스단이 전선 연결될 수 있다.
또한, 상기 비엠에스부(30)에는 여자전류가 선택적으로 공급 및 차단되도록 상기 여자코일(12)에 전선 연결되는 비엠에스 스위칭부(31)가 구비됨이 바람직하다. 이때, 상기 비엠에스 스위칭부(31)는 상기 비엠에스부(30)와 상기 여자코일(12)의 전기적인 접속 및 단락을 위해 구비되는 스위치회로로서 이해함이 바람직하다. 즉, 상기 비엠에스 스위칭부(31)는 상기 비엠에스부(30)와 상기 여자코일(12) 사이에 전선 연결되되, 여자전류가 차단되도록 상기 비엠에스부(30)와 상기 여자코일(12) 사이에서 선택적으로 단락됨이 바람직하다.
그리고, 상기 비엠에스부(30)는 상기 배터리부(20) 및 상기 유도코일(14)에서의 각 전압을 개별 측정하도록 구비될 수 있다. 이때, 상기 비엠에스부(30)에서 개별 측정된 상기 배터리부(20)의 충전전압 및 상기 유도코일(14)에서의 발전전압 간의 비교를 통해 상기 여자피씨비부(40)가 상기 여자코일(12)로 여자전류가 선택적으로 공급되도록 제어할 수 있다.
한편, 상기 여자피씨비부(40)는 상기 발전기(10), 상기 배터리부(20) 및 상기 비엠에스부(30)에 전선 연결되며 상기 비엠에스부(30)에서 개별 측정된 상기 배터리부(20) 및 상기 유도코일(14)에서의 전압을 비교 판단하도록 구비됨이 바람직하다.
그리고, 상기 여자피씨비부(40)는 상기 배터리부(20)의 충전전압과 상기 유도코일에서의 발전전압 미만으로 기설정된 완충전압을 상호 비교하여 상기 여자코일(12)로 여자전류가 공급되도록 상기 비엠에스 스위칭부(31)에 공급스위칭신호 및 차단스위칭신호 중 어느 하나를 선택적으로 전송하도록 제어하는 회로장치로서 구비됨이 바람직하다.
여기서, 상기 여자피씨비부(40)는 상기 배터리부(20)의 충전전압이 상기 유도코일(14)에서의 발전전압 미만으로 기설정된 완충전압 미만이면 상기 여자코일(12)로 여자전류가 공급되도록 상기 비엠에스 스위칭부(31)에 공급스위칭신호를 전송함이 바람직하다.
예컨대, 상기 여자피씨비부(40)는 상기 배터리부(20)의 충전전압이 12.0V이고, 상기 유도코일(14)에서의 발전전압이 15.5V이며, 상기 완충전압이 14.8V인 경우 상기 여자코일(12)로 여자전류가 공급되도록 상기 비엠에스 스위칭부(31)에 공급스위칭신호를 전송할 수 있다.
반면에, 상기 여자피씨비부(40)는 상기 배터리부(20)의 충전전압이 상기 완충전압 이상이면 상기 여자코일(12)로 여자전류가 차단되도록 상기 비엠에스 스위칭부(31)에 차단스위칭신호를 전송함이 바람직하다.
예컨대, 상기 여자피씨비부(40)는 상기 배터리부(20)의 충전전압이 15.2V이고, 상기 유도코일(14)에서의 발전전압이 15.5V이며, 상기 완충전압이 14.8V인 경우 상기 여자코일(12)로 여자전류가 공급되도록 상기 비엠에스 스위칭부(31)에 차단스위칭신호를 전송할 수 있다.
따라서, 상기 배터리부(20) 및 상기 발전기(10)의 유도코일(14)의 전압을 비교 판단하는 상기 여자피씨비부(40)가 여자전류의 인가를 선택적으로 공급 및 차단하도록 상기 발전기(10)의 여자코일(12)에 전선 연결된 상기 비엠에스 스위칭부(31)를 제어하여 발전기의 지속 구동시에도 상기 배터리부(20)에 충전이 중지됨으로써 상기 배터리부(20)가 과충전으로부터 보호되므로 배터리수명이 현저히 증가될 수 있다.
또한, 상기 여자피씨비부(40)가 상기 배터리부(20)의 충전전압이 상기 유도코일(14)의 발전전압 미만으로 기설정된 완충전압 미만이면 상기 비엠에스 스위칭부(31)에 공급스위칭신호를 전송하고, 상기 배터리부(20)의 충전전압이 완충전압 이상이면 상기 비엠에스 스위칭부(31)에 차단스위칭신호를 전송하므로 각종 전기장치로 상기 배터리부(20)의 전력이 일정한 양으로 안정적으로 균일하게 전송되어 전송품질이 현저히 개선될 수 있다.
예컨대, 상기 배터리 스마트관리 시스템(100)이 캠핑카에 적용되는 경우 캠핑카의 형광등 등을 포함한 각종 전기장치에 상기 배터리부(20)의 전력이 일정한 양으로 안정적으로 균일하게 전송될 수 있다. 따라서, 전기 공급에 문제가 없는 경우에도 불규칙적인 전력 공급으로 인한 형광등 등을 포함한 각종 전기장치가 마이크로초 단위로 전력 공급 및 미공급이 반복됨에 따라 발생하는 형광등 깜빡임 현상 등을 미연에 예방할 수 있어 사용자에게 신뢰감을 제공할 수 있다.
한편, 상기 충전상태표시부(50)는 상기 여자피씨비부(40) 및 상기 비엠에스부(30)에 전선 연결되되 상기 공급스위칭신호 및 상기 차단스위칭신호의 전송상태가 선택적으로 표시되도록 구비됨이 바람직하다.
여기서, 상기 충전상태표시부(50)는 상기 여자피씨비부(40) 및 상기 비엠에스부(30)에 전선 연결되되 상기 공급스위칭신호 및 상기 차단스위칭신호의 전송시 선택적으로 점멸되는 적어도 하나 이상의 엘이디램프부(미도시)를 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 엘이디램프부(미도시)는 상기 배터리부(20)의 외면 일측에 구비될 수 있다. 또한, 상기 엘이디램프부(미도시)는 상기 공급스위칭신호의 전송시 기설정된 제1패턴으로 기설정된 주기마다 점멸이 반복될 수 있다. 더욱이, 상기 엘이디램프부(미도시)는 상기 차단스위칭신호의 전송시 상기 제1패턴과 상이한 기설정된 제2패턴으로 기설정된 주기마다 점멸이 반복될 수 있다.
따라서, 상기 여자피씨비부(40) 및 상기 비엠에스부(30)에 전선 연결된 상기 충전상태표시부(50)를 통해 상기 공급스위칭신호 및 상기 차단스위칭신호의 전송상태가 선택적으로 표시되므로 상기 여자코일(12)로의 여자전류 공급/차단 여부를 용이하게 확인 가능하여 사용편의성이 개선될 수 있다.
한편, 도 3 및 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 스마트관리 시스템을 나타낸 블록도이고, 도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 스마트관리 시스템에서 방전시 사용상태를 나타낸 예시도이며, 도 6a 내지 도 6f는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 스마트관리 시스템에서 충전시 사용상태를 나타낸 예시도이다. 본 실시예에서 스마트전원관리부(160)를 제외한 나머지 구성이 상술한 일실시예와 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.
도 3 내지 도 6f에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 스마트관리 시스템(200)은 발전기(110), 배터리부(120), 비엠에스부(130), 여자피씨비부(140) 및 스마트전원관리부(160)를 포함함이 바람직하다.
여기서, 상기 발전기(110), 상기 배터리부(120), 상기 비엠에스부(130) 및 상기 여자피씨비부(140)는 상술한 일실시예의 발전기(도 1의 10), 배터리부(도 1의 20), 비엠에스부(도 1의 30) 및 여자피씨비부(도 1의 40)의 구성 및 기능과 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.
한편, 상기 배터리 스마트관리 시스템(200)은 전압/전류 용량이 상이한 완제품 배터리팩을 별도의 통신 연결 없이 전원선 결선만으로 추가하여 효율적으로 사용할 수 있도록 구성되는 시스템이다.
여기서, 상기 배터리부(120)는 상기 발전기(110)에 전선 연결되어 전력을 충전 및 방전하도록 복수개의 제1배터리셀(121b)이 병렬 연결되어 구비되어 전력을 충전 및 방전하는 제1배터리팩(121a)을 포함하는 메인배터리부(121)와, 상기 메인배터리부(121)와 병렬로 전원 연결되는 복수개의 제2배터리셀(122b)이 병렬 연결되어 구비되어 전력을 충전 및 방전하는 제2배터리팩(122a)을 포함하는 보조배터리부(122)를 포함함이 바람직하다.
상세히, 상기 메인배터리부(121)는 복수개의 제1배터리셀(121b)이 병렬 연결되어 구비되어 전력을 충전 및 방전하는 제1배터리팩(121a)을 포함할 수 있다.
더불어, 상기 보조배터리부(122)는 상기 메인배터리부(121)와 병렬로 상기 스마트전원관리부(160)에 전원 연결되는 복수개의 제2배터리셀(122b)이 병렬 연결되어 구비되어 전력을 충전 및 방전하는 제2배터리팩(122a)을 포함할 수 있다.
이때, 본 발명의 다른 실시예에서 상기 보조배터리부(122)의 구성이 제2배터리팩(122a) 하나가 구비된 경우를 예로써 도시 및 설명하나, 상기 보조배터리부(122)는 각각의 배터리팩을 포함하며 적어도 하나 이상으로 구비될 수 있으며, 복수개로 구비되는 경우에도 각각의 보조배터리부(122)가 상기 스마트전원관리부(160)에 호환 전원 연결될 수 있다. 또한, 각 배터리셀은 납축전지, 니켈카드뮴전지, 리튬폴리머전지, 리튬이온전지, 니켈수소전지 등과 같은 전자의 충전이 가능한 2차 전지를 포함한다. 더불어, 도면에 도시되지 않았으나 각 배터리팩은 복수개의 배터리모듈을 포함하며, 각각의 배터리모듈은 복수개의 배터리셀을 포함함으로 이해함이 바람직하다.
예컨대, 각 상기 제1배터리셀(121b) 및 각 상기 제2배터리셀(122b) 중 적어도 어느 하나가 기설정전압, Li-Ion 배터리의 경우 4.1V, LiFePO4(Lithium Iron Phosphate) 배터리의 경우 3.7V에 도달하면 충전 전류를 소모하거나 전압이 낮은 다른 배터리셀로 전송하도록 제어하는 방식으로 셀 밸런싱이 수행될 수 있다.
한편, 상기 스마트전원관리부(160)는 배터리측정부(161), 입출력모듈부(162), 제1역전압차단부(164), 제2역전압차단부(165), 외부출력단(166), 외부입력단(167) 및 입출력제어부(168)를 포함함이 바람직하다.
상세히, 상기 배터리측정부(161)는 상기 제1배터리팩(121a) 및 상기 제2배터리팩(122a)의 각 입출력단에 호환 전원 연결되되 상기 제1배터리팩(121a) 및 상기 제2배터리팩(122a)의 전압 및 충전용량을 측정하는 측정장치로서 구비됨이 바람직하다. 또한, 상기 배터리측정부(161)는 상기 외부출력단(166) 및 상기 외부입력단(167)에 회로 연결됨이 바람직하다. 이때, 호환 전원 연결된다 함은 복수개의 배터리팩이 상기 배터리측정부(161)에 선택적으로 개별 전원 연결됨을 의미한다.
그리고, 상기 입출력제어부(168)는 상기 배터리측정부(161) 및 상기 입출력모듈부(162)의 절환스위칭부(163)에 회로 연결되어 전원의 입출력을 제어하는 제어장치로서 구비됨이 바람직하다.
또한, 상기 입출력모듈부(162)는 일단이 상기 제1배터리팩(121a) 및 상기 제2배터리팩(122a)의 각 입출력단에 개별적으로 전원 연결되되 타단이 상기 외부출력단(166) 및 상기 외부입력단(167)에 각각 전원 연결됨이 바람직하다.
이때, 상기 외부출력단(166)은 상기 스마트전원관리부(160)로부터 외부로 전원을 출력하기 위한 접속단자로서 구비될 수 있으며, 및 상기 외부입력단(167)은 외부의 전원공급원으로부터 상기 스마트전원관리부(160)에 전원을 입력하기 위한 접속단자로서 구비될 수 있다.
이때, 상기 외부입력단(167)에 상기 발전기(110)가 전선 연결될 수 있으며, 상기 발전기(10)가 상기 외부입력단(167)에 전기적으로 접속됨에 따라 상기 입출력모듈부(162)에 전선 연결될 수 있다.
즉, 발전기(도 1의 10)가 배터리부(도 1의 20)에 직접 전선 연결되던 일실시예와 다르게, 다른 실시예에서 상기 발전기(110)가 상기 외부입력단(167)에 전선 연결되어 상기 스마트전원관리부(160)를 경유하여 상기 배터리부(120)에 전선 연결될 수 있다.
그리고, 상기 입출력모듈부(162)는 상기 제1배터리팩(121a) 및 상기 제2배터리팩(122a)의 각 입출력단과 상기 외부출력단(166) 및 상기 외부출력단(167)의 사이에 각각 구비되는 복수개의 절환스위칭부(163)를 포함함이 바람직하다.
상세히, 상기 절환스위칭부(163)는 상기 제1배터리팩(121a)의 출력단과 상기 외부출력단(166) 사이에 전원 연결되는 제1출력절환스위칭부(163a)와, 상기 제2배터리팩(122a)의 출력단과 상기 외부출력단(166) 사이에 전원 연결되는 제2출력절환스위칭부(163b)를 포함함이 바람직하다.
여기서, 상기 제1출력절환스위칭부(163a) 및 상기 제2출력절환스위칭부(163b)는 스위칭소자로서 구비될 수 있다. 이때, 상기 제1출력절환스위칭부(163a) 및 상기 제2출력절환스위칭부(163b)는 각 입력단이 상기 배터리측정부(161)에 회로 연결된 상기 제1배터리팩(121a) 및 상기 제2배터리팩(122a)의 각 출력단에 전원 연결됨이 바람직하다. 또한, 상기 제1출력절환스위칭부(163a) 및 상기 제2출력절환스위칭부(163b)는 각 출력단이 상기 제1역전압차단부(164)의 입력단에 전원 연결됨이 바람직하다.
더욱이, 상기 스마트전원관리부(160)는 상기 제1출력절환스위칭부(163a) 및 상기 제2출력절환스위칭부(163b)의 각 출력단과, 상기 외부출력단(166)의 사이에 상기 외부출력단(166)으로부터의 전원 입력이 차단되도록 구비되는 상기 제1역전압차단부(164)를 포함함이 바람직하다.
여기서, 상기 제1역전압차단부(164)는 순방향 전류를 허용하되 역방향 전류를 차단하는 다이오드소자로서 구비될 수 있다. 이때, 상기 제1출력절환스위칭부(163a) 및 상기 제2출력절환스위칭부(163b)의 각 출력단이 상기 제1역전압차단부(164)의 입력단에 전원 연결되며, 상기 제1역전압차단부(164)의 출력단이 상기 외부출력단(166)에 전원 연결됨이 바람직하다.
한편, 상기 입출력제어부(168)는 상기 제1배터리팩(121a) 및 상기 제2배터리팩(122a) 중 상기 배터리측정부(161)를 통해 측정된 전압이 높은 어느 하나에 대응되어 전원 연결된 상기 제1출력절환스위칭부(163a) 및 상기 제2출력절환스위칭부(163b) 중 어느 하나에 방전신호를 인가함이 바람직하다. 이와 동시에, 상기 입출력제어부(168)는 상기 제1출력절환스위칭부(163a) 및 상기 제2출력절환스위칭부(163b) 중 다른 하나에 출력차단신호를 인가함이 바람직하다.
즉, 상기 입출력제어부(168)는 상기 배터리측정부(161)를 통해 측정된 상기 제1배터리팩(121a)의 전압이 상기 제2배터리팩(122a)의 전압보다 높은 경우 상기 제1출력절환스위칭부(163a)에 방전신호를 인가하되, 상기 제2출력절환스위칭부(163b)에 출력차단신호를 인가함이 바람직하다. 더불어, 상기 입출력제어부(168)는 상기 배터리측정부(161)를 통해 측정된 상기 제2배터리팩(122a)의 전압이 상기 제1배터리팩(121a)의 전압보다 높은 경우 상기 제1출력절환스위칭부(163a)에 출력차단신호를 인가하되, 상기 제2출력절환스위칭부(163b)에 방전신호를 인가함이 바람직하다.
예컨대, 도 5a를 참조하면, 상기 입출력제어부(168)는 상기 배터리측정부(161)를 통해 상기 제1배터리팩(121a) 및 상기 제2배터리팩(122a)의 각 전압을 측정한다. 그리고, 상기 배터리측정부(161)를 통해 측정된 상기 제1배터리팩(121a)의 측정 전압이 11.6V이며 상기 제2배터리팩(122a)의 측정 전압이 11.4V이면, 상기 제2배터리팩(122a)보다 상기 제1배터리팩(121a)의 측정 전압이 크므로 상기 제1배터리팩(121a)에 전원 연결된 상기 제1출력절환스위칭부(163a)에 방전신호를 인가하며, 상기 제2출력절환스위칭부(163b)에 출력차단신호를 인가할 수 있다. 이를 통해, 상기 제2배터리팩(122a)로부터의 전원 출력이 차단된 상태에서 상기 제1배터리팩(121a)에 저장된 전원이 상기 외부출력단(166)으로 공급될 수 있다.
그리고, 상기 입출력제어부(168)는 상기 배터리측정부(161)를 통해 측정된 상기 제1배터리팩(121a) 및 상기 제2배터리팩(122a) 중 어느 하나의 충전용량이 기설정치 미만인 경우 상기 제1출력절환스위칭부(163a) 및 상기 제2출력절환스위칭부(163b)에 동시에 방전신호를 인가함이 바람직하다. 이때, 상기 기설정치는 5%로 설정될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
예컨대, 도 5b를 참조하면, 상기 제2배터리팩(122a)로부터의 전원 출력이 차단된 상태에서 상기 제1배터리팩(121a)에 저장된 전원이 상기 외부출력단(166)으로 공급되는 과정에서, 상기 배터리측정부(161)를 통해 측정된 상기 제1배터리팩(121a)의 충전용량이 5% 미만인 경우 상기 입출력제어부(168)가 상기 제1출력절환스위칭부(163a) 및 상기 제2출력절환스위칭부(163b)에 동시에 방전신호를 인가함에 따라 상기 제1배터리팩(121a) 및 상기 제2배터리팩(122a)에 저장된 전원이 상기 외부출력단(166)으로 동시에 공급될 수 있다.
그리고, 상기 입출력제어부(168)는 상기 배터리측정부(161)를 통해 측정된 상기 제1배터리팩(121a) 및 상기 제2배터리팩(122a) 중 어느 하나의 충전용량이 완전 방전된 경우 방전된 상기 제1배터리팩(121a) 및 상기 제2배터리팩(122a) 중 어느 하나에 대응되어 전원 연결된 상기 제1출력절환스위칭부(163a) 및 상기 제2출력절환스위칭부(163b) 중 어느 하나에 출력차단신호를 인가함이 바람직하다. 이와 동시에, 상기 입출력제어부(168)는 상기 제1출력절환스위칭부(163a) 및 상기 제2출력절환스위칭부(163b) 중 다른 하나에 방전신호를 인가함이 바람직하다.
예컨대, 도 5c를 참조하면, 상기 배터리측정부(161)를 통해 측정된 상기 제1배터리팩(121a)의 충전용량이 완전 방전된 경우 상기 제1출력절환스위칭부(163a)에 출력차단신호를 인가하되, 상기 제2출력절환스위칭부(163b)에 방전신호를 인가할 수 있다.
이를 통해, 상기 배터리측정부(161)를 통해 측정된 전압이 높은 순으로 상기 제1배터리팩(121a) 및 상기 제2배터리팩(122a)에 저장된 전원을 순차적으로 방전하되, 상기 제1배터리팩(121a) 및 상기 제2배터리팩(122a) 중 어느 하나의 충전용량이 기설정치 미만인 경우 상기 제1배터리팩(121a) 및 상기 제2배터리팩(122a)에 저장된 전원을 동시에 방전하며 방전되는 배터리팩이 절환되므로 전원공급이 안정적으로 연속 공급되어 전송품질이 현저히 개선될 수 있다.
한편, 상기 절환스위칭부(163)는 상기 제1배터리팩(121a)의 입력단과 상기 외부입력단(167) 사이에 전원 연결되는 제1입력절환스위칭부(163c)와, 상기 제2배터리팩(122a)의 입력단과 상기 외부입력단(167) 사이에 전원 연결되는 제2입력절환스위칭부(163d)를 더 포함함이 바람직하다.
여기서, 상기 제1입력절환스위칭부(163c) 및 상기 제2입력절환스위칭부(163d)는 스위칭소자로서 구비될 수 있다. 이때, 상기 제1입력절환스위칭부(163c) 및 상기 제2입력절환스위칭부(163d)는 각 입력단이 상기 배터리측정부(161)에 회로 연결된 상기 외부입력단(167)에 전원 연결됨이 바람직하다. 또한, 상기 제1입력절환스위칭부(163c) 및 상기 제2입력절환스위칭부(163d)는 각 출력단이 상기 제2역전압차단부(165)의 입력단에 전원 연결됨이 바람직하다.
더욱이, 상기 스마트전원관리부(160)는 상기 제1입력절환스위칭부(163c)의 출력단 및 상기 제1배터리팩(121a)의 입력단과, 상기 제2입력절환스위칭부(163d)의 출력단 및 상기 제2배터리팩(122a)의 입력단의 사이에 상기 외부입력단(167)으로의 전원 출력이 차단되도록 구비되는 상기 제2역전압차단부(165)를 포함함이 바람직하다.
여기서, 상기 제2역전압차단부(165)는 순방향 전류를 허용하되 역방향 전류를 차단하는 다이오드소자로서 구비될 수 있다. 이때, 상기 제1입력절환스위칭부(163c) 및 상기 제2입력절환스위칭부(163d)의 각 출력단이 상기 제2역전압차단부(165)의 입력단에 전원 연결되며, 상기 제2역전압차단부(165)의 출력단이 상기 제1배터리팩(121a) 및 상기 제2배터리팩(122a)의 각 입력단에 개별 전원 연결됨이 바람직하다.
따라서, 순방향 전류를 허용하되 역방향 전류를 차단하는 상기 제1역전압차단부(164)를 통해 상기 외부출력단(166)으로부터의 전원 입력이 차단되며 상기 제2역전압차단부(165)를 통해 상기 발전기(110)에 연결된 상기 외부입력단(167)으로의 전원 출력이 차단되므로 배터리팩의 오접속으로 인한 수명 저하 및 폭발을 미연에 방지할 수 있어 사용안전성이 현저히 개선될 수 있다.
한편, 상기 입출력제어부(168)는 상기 배터리측정부(161)를 통해 측정된 상기 제1배터리팩(121a) 및 상기 제2배터리팩(122a)의 전압이 기설정된 제1전압 미만인 경우 상기 제1입력절환스위칭부(163c) 및 상기 제2입력절환스위칭부(163d)에 충전신호를 각각 1차 인가함이 바람직하다. 이때, 상기 제1전압은 각 배터리팩에 기설정된 만충전압 미만으로 설정됨이 바람직하며, 12.9V로 설정될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
예컨대, 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 상기 배터리측정부(161)를 통해 상기 외부입력단(167)으로부터의 전원 입력이 감지되고, 상기 배터리측정부(161)를 통해 측정된 상기 제1배터리팩(121a) 및 상기 제2배터리팩(122a)의 전압이 기설정된 제1전압 미만인 경우 상기 입출력제어부(168)가 상기 제1입력절환스위칭부(163c) 및 상기 제2입력절환스위칭부(163d)에 충전신호를 각각 1차 인가함에 따라 상기 제1배터리팩(121a) 및 상기 제2배터리팩(122a)에 전원이 충전될 수 있다.
그리고, 상기 입출력제어부(168)는 상기 배터리측정부(161)를 통해 측정된 상기 제1배터리팩(121a) 및 상기 제2배터리팩(122a)의 전압이 상기 제1전압 이상이며, 상기 제1전압을 초과하는 만충전압 미만인 경우 상기 제1입력절환스위칭부(163c) 및 상기 제2입력절환스위칭부(163d)에 입력차단신호를 기설정시간동안 각각 2차 인가함이 바람직하다.
예컨대, 도 6c를 참조하면, 상기 배터리측정부(161)를 통해 측정된 상기 제1배터리팩(121a)의 전압이 기설정된 제1전압인 12.9V에 도달하면 상기 입출력제어부(168)가 상기 제1입력절환스위칭부(163c)에 입력차단신호를 기설정시간동안 2차 인가함에 따라 상기 제1배터리팩(121a)으로의 전원 공급이 차단됨이 바람직하다.
그리고, 상기 입출력제어부(168)는 상기 제1입력절환스위칭부(163c) 및 상기 제2입력절환스위칭부(163d)에 입력차단신호를 기설정시간동안 각각 2차 인가하여 상기 기설정시간 경과 후 상기 제1배터리팩(121a) 및 상기 제2배터리팩(122a)의 전압이 상기 만충전압에 도달시까지 상기 제1입력절환스위칭부(163c) 및 상기 제2입력절환스위칭부(163d)에 충전신호를 각각 3차 인가함이 바람직하다.
예컨대, 도 6d를 참조하면, 상기 제1입력절환스위칭부(163c)에 입력차단신호를 기설정시간동안 2차 인가한 후 기설정된시간이 경과됨에 따라 상기 배터리측정부(161)를 통해 측정된 상기 제1배터리팩(121a)의 전압이 12.9V에서 12.5V로 하강된다.
이어서, 도 6e를 참조하면, 상기 입출력제어부(168)는 상기 제1입력절환스위칭부(163c)에 입력차단신호를 기설정시간동안 각각 2차 인가하여 상기 기설정시간 경과 후 상기 제1배터리팩(121a)의 전압이 상기 만충전압에 도달시까지 상기 제1입력절환스위칭부(163c)에 충전신호를 3차 인가함에 따라 상기 제1배터리팩(121a)에 전압이 12.5V에서 만충전압인 13.0V까지 충전될 수 있다.
그리고, 상기 입출력제어부(168)는 상기 배터리측정부(161)를 통해 측정된 상기 제1배터리팩(121a) 및 상기 제2배터리팩(122a)의 전압이 상기 만충전압에 도달된 경우 상기 제1입력절환스위칭부(163c) 및 상기 제2입력절환스위칭부(163d)에 입력차단신호를 각각 4차 인가함이 바람직하다.
예컨대, 도 6f를 참조하면, 상기 입출력제어부(168)는 상기 배터리측정부(161)를 통해 측정된 상기 제1배터리팩(121a)의 전압이 상기 만충전압인 13.0V에 도달된 경우 상기 제1입력절환스위칭부(163c)에 입력차단신호를 각각 4차 인가함에 따라 상기 제1배터리팩(121a)에 충전이 차단되며 상기 배터리측정부(161)를 통해 측정된 상기 제1배터리팩(121a)의 전압이 13.0V에서 12.6V로 하강될 수 있다.
이를 통해, 상기 제1배터리팩(121a) 및 상기 제2배터리팩(122a)의 전압이 기설정된 제1전압 미만이면 상기 제1입력절환스위칭부(163c) 및 제2입력절환스위칭부(163d)에 충전신호를 각각 1차 인가하되, 제1전압에 도달하면 입력차단신호를 2차 인가하고, 기설정시간 경과후에 제1전압을 초과하는 만충전압에 도달시까지 충전신호를 3차 단계적으로 인가하므로 과전압/과전류에 따른 상기 제1배터리팩(121a) 및 상기 제2배터리팩(122a)의 손상이 방지되며 안정적인 전원 충전이 가능하므로 내구성이 현저히 개선될 수 있다.
한편, 상기 스마트전원관리부(160)는 상기 제1배터리팩(121a) 및 상기 제2배터리팩(122a)의 충방전 반복 수행을 통해 상기 배터리측정부(161)에서 측정된 상기 제1배터리팩(121a) 및 상기 제2배터리팩(122a)의 전압을 기반으로 총 에너지 저장량과 라이프 사이클을 산출하는 노화측정부(169)를 포함함이 바람직하다. 이때, 상기 노화측정부(169)는 상기 배터리측정부(161) 및 상기 입출력제어부(168)에 회로 연결됨이 바람직하다.
여기서, 일반적으로 배터리는 라이프 사이클이 늘어날수록 배터리팩의 내구성이 줄어드는데, 내구성이 줄어들면 에너지 저장량도 동시에 줄어든다. 이때, 상기 노화측정부(169)는 라이프 사이클과 에너지 저장량의 변화량을 비교하여 배터리 노화 정도를 산출하도록 구비됨이 바람직하다.
여기서, 상기 노화측정부(169)가 상기 스마트전원관리부(160)에서의 충전 및 방전 실행에 따라 상기 제1배터리팩(121a) 및 상기 제2배터리팩(122a)의 전압을 개별 측정하여 상기 제1배터리팩(121a) 및 상기 제2배터리팩(122a)별 노화상태 판별이 상호 독립적으로 수행되므로 검사신뢰도가 현저히 개선될 수 있다.
한편, 상기 배터리 스마트 관리 시스템(200)은 상기 전원절환부(미도시)에서 상기 제1배터리팩(121a) 및 상기 제2배터리팩(122a)의 전압, 충전용량, 총에너지 저장량, 노화측정 결과에 대한 각 데이터가 개별 표시 되며 상기 입출력제어부(168)에 회로에 연결되는 디스플레이부(40)를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 디스플레이부(40)에 표시되는 각 데이터를 사용자가 확인하여 상기 제1배터리팩(121a) 및 상기 제2배터리팩(122a)의 충전 및 교체 시기를 결정하는데 이용할 수 있다.
이처럼, 전압 및 충전용량 측정수단이 미구성된 기존 배터리팩을 호환 연결하는 것만으로 스마트전원관리부(160)를 통해 교체시기를 용이하게 확인 가능하여 노후화된 하나의 배터리팩에 의한 다른 배터리팩의 수명저하가 예방되므로 사용수명이 현저히 개선될 수 있다.
이때, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 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 의미가 있다. 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.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구항에서 청구하는 범위를 벗어남 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형 실시되는 것은 가능하며, 이러한 변형 실시는 본 발명의 범위에 속한다.
10,110: 발전기
20,120: 배터리부
121: 메인배터리부 122: 보조배터리부
30,130: 비엠에스부 40,140: 여자피씨비부
50,150: 충전상태표시부 160: 스마트전원관리부
100,200: 배터리 스마트관리 시스템
121: 메인배터리부 122: 보조배터리부
30,130: 비엠에스부 40,140: 여자피씨비부
50,150: 충전상태표시부 160: 스마트전원관리부
100,200: 배터리 스마트관리 시스템
Claims (12)
- 구동체에 동력 연결되어 회전 가능하게 배치되고 여자코일이 구비되는 회전자와, 상기 회전자의 회전시 유도자계가 형성되는 유도코일이 권선된 고정자를 포함하여 구동력을 통해 전력을 생산하는 발전기;
상기 발전기에 전선 연결되어 전력을 충전 및 방전하는 배터리부;
상기 배터리부 및 상기 유도코일에서의 전압을 개별 측정하도록 상기 배터리부 및 상기 유도코일에 전선 연결되고, 여자전류가 선택적으로 공급 및 차단되도록 상기 여자코일에 전선 연결되는 비엠에스 스위칭부가 구비되는 비엠에스부;
상기 발전기, 상기 배터리부 및 상기 비엠에스부에 전선 연결되며 상기 비엠에스부에서 개별 측정된 상기 배터리부 및 상기 유도코일에서의 전압을 비교 판단하되, 상기 배터리부의 충전전압이 상기 유도코일에서의 발전전압 미만으로 기설정된 완충전압 미만이면 상기 여자코일로 여자전류가 공급되도록 상기 비엠에스 스위칭부에 공급스위칭신호를 전송하고, 상기 배터리부의 충전전압이 상기 완충전압 이상이면 상기 여자코일로 여자전류가 차단되도록 상기 비엠에스 스위칭부에 차단스위칭신호를 전송하는 여자피씨비부; 및
상기 여자피씨비부 및 상기 비엠에스부에 전선 연결되되 상기 공급스위칭신호 및 상기 차단스위칭신호의 전송상태가 선택적으로 표시되는 충전상태표시부를 포함하는 배터리 스마트관리 시스템. - 구동체에 동력 연결되어 회전 가능하게 배치되고 여자코일이 구비되는 로터부와, 상기 로터부의 회전시 유도자계가 형성되는 유도코일이 권선된 스테이터부를 포함하여 구동력을 통해 전력을 생산하는 발전기;
상기 발전기에 전선 연결되어 전력을 충전 및 방전하도록 복수개의 제1배터리셀이 병렬 연결되어 구비되어 전력을 충전 및 방전하는 제1배터리팩을 포함하는 메인배터리부와, 상기 메인배터리부와 병렬로 전원 연결되는 복수개의 제2배터리셀이 병렬 연결되어 구비되어 전력을 충전 및 방전하는 제2배터리팩을 포함하는 보조배터리부를 포함하는 배터리부;
상기 배터리부 및 상기 유도코일에서의 전압을 개별 측정하도록 상기 배터리부 및 상기 유도코일에 전선 연결되고, 여자전류가 선택적으로 공급 및 차단되도록 상기 여자코일에 전선 연결되는 비엠에스 스위칭부가 구비되는 비엠에스부;
상기 발전기, 상기 배터리부 및 상기 비엠에스부에 전선 연결되며 상기 비엠에스부에서 개별 측정된 상기 배터리부 및 상기 유도코일에서의 전압을 비교 판단하되, 상기 배터리부의 충전전압과 상기 유도코일에서의 발전전압 미만으로 기설정된 완충전압을 상호 비교하여 상기 여자코일로 여자전류가 공급되도록 상기 비엠에스 스위칭부에 공급스위칭신호 및 차단스위칭신호 중 어느 하나를 선택적으로 전송하는 여자피씨비부; 및
상기 제1배터리팩 및 상기 제2배터리팩의 각 입출력단에 호환 전원 연결되되 상기 제1배터리팩 및 상기 제2배터리팩의 전압 및 충전용량을 측정하는 배터리측정부와, 일단이 상기 제1배터리팩 및 상기 제2배터리팩의 각 입출력단에 개별적으로 전원 연결되되 타단이 외부출력단 및 외부입력단에 각각 전원 연결되는 입출력모듈부와, 상기 배터리측정부 및 상기 입출력모듈부에 회로 연결되되 전원의 입출력을 제어하는 입출력제어부를 포함하는 스마트전원관리부를 포함하는 배터리 스마트관리 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 비엠에스 스위칭부는 상기 비엠에스부와 상기 여자코일 사이에 전선 연결되되, 여자전류가 차단되도록 상기 비엠에스부와 상기 여자코일 사이에서 선택적으로 단락되며,
상기 여자피씨비부는
상기 배터리부의 충전전압이 상기 유도코일에서의 발전전압 미만으로 기설정된 완충전압 미만이면 상기 여자코일로 여자전류가 공급되도록 상기 비엠에스 스위칭부에 공급스위칭신호를 전송하고,
상기 배터리부의 충전전압이 상기 완충전압 이상이면 상기 여자코일로 여자전류가 차단되도록 상기 비엠에스 스위칭부에 차단스위칭신호를 전송함을 특징으로 하는 배터리 스마트관리 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 여자피씨비부 및 상기 비엠에스부에 전선 연결되되 상기 공급스위칭신호 및 상기 차단스위칭신호의 전송상태가 선택적으로 표시되는 충전상태표시부를 포함하되,
상기 충전상태표시부는 상기 여자피씨비부 및 상기 비엠에스부에 전선 연결되되 상기 공급스위칭신호 및 상기 차단스위칭신호의 전송시 선택적으로 점멸되는 엘이디램프부를 포함함을 특징으로 하는 배터리 스마트관리 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 입출력모듈부는 상기 제1배터리팩 및 상기 제2배터리팩의 각 입출력단과 상기 외부출력단 및 상기 외부입력단의 사이에 각각 구비되는 복수개의 절환스위칭부를 포함하되,
상기 절환스위칭부는 상기 제1배터리팩의 출력단과 상기 외부출력단 사이에 전원 연결되는 제1출력절환스위칭부와, 상기 제2배터리팩의 출력단과 상기 외부출력단 사이에 전원 연결되는 제2출력절환스위칭부를 포함함을 특징으로 하는 배터리 스마트관리 시스템. - 제 5 항에 있어서,
상기 입출력제어부는
상기 제1배터리팩 및 상기 제2배터리팩 중 상기 배터리측정부를 통해 측정된 전압이 높은 어느 하나에 전원 연결된 상기 제1출력절환스위칭부 및 상기 제2출력절환스위칭부 중 어느 하나에 방전신호를 인가하며,
상기 제1출력절환스위칭부 및 상기 제2출력절환스위칭부 중 다른 하나에 출력차단신호를 인가함을 특징으로 하는 배터리 스마트관리 시스템. - 제 6 항에 있어서,
상기 입출력제어부는
상기 배터리측정부를 통해 측정된 상기 제1배터리팩 및 상기 제2배터리팩 중 어느 하나의 충전용량이 기설정치 미만인 경우 상기 제1출력절환스위칭부 및 상기 제2출력절환스위칭부에 동시에 방전신호를 인가함을 특징으로 하는 배터리 스마트관리 시스템. - 제 7 항에 있어서,
상기 절환스위칭부는
상기 제1배터리팩의 입력단과 상기 외부입력단 사이에 전원 연결되는 제1입력절환스위칭부와,
상기 제2배터리팩의 입력단과 상기 외부입력단 사이에 전원 연결되는 제2입력절환스위칭부를 더 포함함을 특징으로 하는 배터리 스마트관리 시스템. - 제 8 항에 있어서,
상기 입출력제어부는
상기 배터리측정부를 통해 측정된 상기 제1배터리팩 및 상기 제2배터리팩의 전압이 기설정된 제1전압 미만인 경우 상기 제1입력절환스위칭부 및 상기 제2입력절환스위칭부에 충전신호를 각각 1차 인가하고,
상기 배터리측정부를 통해 측정된 상기 제1배터리팩 및 상기 제2배터리팩의 전압이 상기 제1전압 이상이며, 상기 제1전압을 초과하는 만충전압 미만인 경우 상기 제1입력절환스위칭부 및 상기 제2입력절환스위칭부에 입력차단신호를 기설정시간동안 각각 2차 인가하되,
상기 기설정시간 경과 후 상기 제1배터리팩 및 상기 제2배터리팩의 전압이 상기 만충전압에 도달시까지 상기 제1입력절환스위칭부 및 상기 제2입력절환스위칭부에 충전신호를 각각 3차 인가함을 특징으로 하는 배터리 스마트관리 시스템. - 제 8 항에 있어서,
상기 스마트전원관리부는
상기 제1출력절환스위칭부 및 상기 제2출력절환스위칭부의 각 출력단과, 상기 외부출력단의 사이에 상기 외부출력단으로부터의 전원 입력이 차단되도록 구비되는 제1역전압차단부와.
상기 제1입력절환스위칭부의 출력단 및 상기 제1배터리팩의 입력단과, 상기 제2입력절환스위칭부의 출력단 및 상기 제2배터리팩의 입력단의 사이에 상기 외부입력단으로의 전원 출력이 차단되도록 구비되는 제2역전압차단부를 포함함을 특징으로 하는 배터리 스마트관리 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 스마트전원관리부는 상기 제1배터리팩 및 상기 제2배터리팩의 충방전 반복 수행을 통해 측정된 상기 제1배터리팩 및 상기 제2배터리팩의 전압을 기반으로 총 에너지 저장량을 산출하는 노화측정부와,
각 상기 입출력모듈부에 전원 연결되며 상기 제1배터리팩 및 상기 제2배터리팩에 노화측정을 위한 전원을 충방전하도록 구비되는 전원공급부를 포함함을 특징으로 하는 배터리 스마트관리 시스템. - 제 11 항에 있어서,
상기 입출력제어부는 상기 제1배터리팩 및 상기 제2배터리팩에 전원을 상호 독립적으로 순차 개별 충전 및 방전하도록 제어하고,
상기 배터리측정부는 상기 전원공급부의 충전 및 방전 실행에 따라 상기 제1배터리팩 및 상기 제2배터리팩의 전압을 개별 측정하며,
상기 노화측정부는 측정된 전압에 따라 상기 제1배터리팩 및 상기 제2배터리팩의 에너지저장량의 변화량을 통해 배터리충전상태를 산출하고, 상기 제1배터리팩 및 상기 제2배터리팩의 총 에너지 저장량을 순차적으로 개별 산출함을 특징으로 하는 배터리 스마트관리 시스템.
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