WO2016035974A1

WO2016035974A1 - 전기추진시스템의 배터리 자동교환시스템

Info

Publication number: WO2016035974A1
Application number: PCT/KR2015/005030
Authority: WO
Inventors: 원준희; 배진형
Original assignee: 주식회사 엘지엠
Priority date: 2014-09-02
Filing date: 2015-05-20
Publication date: 2016-03-10

Abstract

배터리 자동교환시스템이 개시된다. 이웃하여 배치된 제1 배터리팩 및 제2 배터리팩과; 상기 제1 배터리팩과 상기 제2 배터리팩을 모터와 순차적으로 연결할 수 있는 스위칭 모듈과; 상기 모터와 전기적으로 연결된 제1 배터리팩이 기준전압 이하로 떨어지면, 상기 제2 배터리팩을 상기 제1 배터리팩의 전압과 동일한 수준으로 하강시키는 컨버터와; 상기 제2 배터리팩과 상기 제1 배터리팩의 전압이 동일하게 되면, 상기 스위칭 모듈을 작동시켜 상기 제1 배터리팩과 상기 제2 배터리팩을 상기 모터와 동시에 전기적으로 연결되도록 하고, 이후 상기 제1 배터리팩과 상기 모터를 전기적으로 차단하는 제어부를 포함하는 배터리 자동교환시스템이 제공된다.

Description

전기추진시스템의 배터리 자동교환시스템

본 발명은 배터리 자동교환시스템에 관한 것이다.

전기자동차, 전기 보트 등과 같이 배터리를 이용한 이동장치의 개발이 가속화되고 있다. 이들의 가장 큰 문제는 지속적으로 안정적인 전력을 모터에 공급하느냐이다.

고압과 대용량의 전력을 공급하기 위하여, 복수의 배터리 셀을 병렬로 배치한 뒤, 하나의 배터리의 전력이 떨어지면, 다음 배터리로 교체하는 시스템이 적용되고 있다.

그러나 운행중인 전기 자동차나 전기보트에서 배터리를 수동으로 교환하기란 불가능하다. 또한, 전압이 떨어진 배터리에서 새로운 배터리로 교환시 전압차로 인하여 모터가 쇼크를 받는 현상이 발생하기도 한다.

이와 관련하여, 한국등록실용 제20-0141206호(자동전원 절환장치)가 있다.

본 발명은 복수의 배터리팩을 모터에 충격이 가지 않도록 자동으로 전압강하하고 순차적으로 스위칭하는 배터리 자동교환시스템을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면,

이웃하여 배치된 제1 배터리팩 및 제2 배터리팩과;

상기 제1 배터리팩과 상기 제2 배터리팩을 모터와 순차적으로 연결할 수 있는 스위칭 모듈과;

상기 모터와 전기적으로 연결된 제1 배터리팩이 기준전압 이하로 떨어지면, 상기 제2 배터리팩을 상기 제1 배터리팩의 전압과 동일한 수준으로 하강시키는 컨버터와;

상기 제2 배터리팩과 상기 제1 배터리팩의 전압이 동일하게 되면, 상기 스위칭 모듈을 작동시켜 상기 제1 배터리팩과 상기 제2 배터리팩을 상기 모터와 동시에 전기적으로 연결되도록 하고, 이후 상기 제1 배터리팩과 상기 모터를 전기적으로 차단하는 제어부를 포함하는 배터리 자동교환시스템이 제공된다.

또한,

상기 제2 배터리팩만 상기 모터와 전기적으로 연결될 경우, 상기 컨버터가 상기 제2 배터리팩의 전압을 상승되도록 하는 배터리 자동교환시스템이 제공된다.

또한,

상기 제어부는 외부의 통합 제어부와 통신으로 연결된 것을 특징으로 하는 전기추진시스템의 배터리 자동교환시스템이 제공된다.

이상과 같이, 본 발명은 복수의 배터리팩을 모터에 충격이 가지 않도록 자동으로 전압강하하고 순차적으로 스위칭하는 배터리 자동교환시스템을 제공한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기추진시스템의 배터리 자동교환시스템의 구성도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기추진시스템의 배터리 자동교환시스템의 전압강하를 보여주는 그래프.

이웃하여 배치된 제1 배터리팩 및 제2 배터리팩과;

이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하되, 이는 본 발명에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로써 본 발명의 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기추진시스템의 배터리 자동교환시스템의 구성도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기추진시스템의 배터리 자동교환시스템의 전압강하를 보여주는 그래프이다.

본 실시예의 "배터리 자동교환시스템"은 발명의 명칭 및 청구범위의 "전기추진시스템의 배터리 자동교환시스템"과 동일한 의미이다.

본 실시예의 배터리 자동교환시스템(100)은,

이웃하여 배치된 제1 배터리팩(11) 및 제2 배터리팩(12)과;

상기 제1 배터리팩(11)과 상기 제2 배터리팩(12)을 모터(20)와 순차적으로 연결할 수 있는 스위칭 모듈(30)과;

상기 모터(20)와 전기적으로 연결된 제1 배터리팩(11)이 기준전압 이하로 떨어지면, 상기 제2 배터리팩(12)을 상기 제1 배터리팩(11)의 전압과 동일한 수준으로 하강시키는 컨버터(40)와;

상기 제2 배터리팩(12)과 상기 제1 배터리팩(11)의 전압이 동일하게 되면, 상기 스위칭 모듈(30)을 작동시켜 상기 제1 배터리팩(11)과 상기 제2 배터리팩(12)을 상기 모터(20)와 동시에 전기적으로 연결되도록 하고, 이후 상기 제1 배터리팩(11)과 상기 모터(20)를 전기적으로 차단하는 제어부(50)를 포함한다.

제1 배터리팩(11)과 제2 배터리팩(12)은 이웃하여 배치된다. 최초 제1 배터리팩(11)과 제2 배터리팩(12)은 완전히 충전되는 것이 좋다. 모터(20)는 제1 배터리팩(11)에 최초로 연결되어, 제1 배터리팩(11)의 전력을 소모한다. 배터리팩(11, 12)에는 BMS(Battery Management System)가 결합되어 있을 수 있다. BMS는 배터리의 온도, 상태 등을 체크한다. BMS는 각각의 배터리팩에 설치될 수도 있고, 하나의 BMS로 모든 배터리팩을 관리할 수도 있다.

스위칭 모듈(30)은 제1 배터리팩(11)과 모터(20)를 전기적으로 연결하거나, 제2 배터리팩(12)과 모터(20)를 전기적으로 연결한다. 또한, 스위칭 모듈(30)은 제1 배터리팩(11) 및 제2 배터리팩(12)이 동시에 모터(20)에 전기적으로 연결되도록 할 수 있다. 스위칭 모듈(30)은 제어부(50)에 의해서 제어된다.

제1 배터리팩(11)이 기준전압 이하로 떨어지면, 제어부(50)는 컨버터(40)를 작동시켜, 도 2의 A구간과 같이, 제2 배터리팩(12)을 제1 배터리팩(11)의 전압으로 떨어뜨린다. 도 2는 제2 배터리팩(12)의 전압강하 및 상승 과정을 보여주는 그래프이다.

이후, 제1 배터리팩(11)과 제2 배터리팩(12)의 전압이 동일하게 되면, 스위칭 모듈(30)은 제1 배터리팩(11)과 제2 배터리팩(12)을 동시에 모터(20)에 전기적으로 연결한다.

이후, 스위칭 모듈(30)은 제1 배터리팩(11)과 모터(20)의 전기적 연결을 차단한다. 이렇게 되면, 제2 배터리팩(12)과 모터(20)만 전기적으로 연결된다. 이렇게 되면, 제어부(50)는 컨버터(40)를 작동시켜 제2 배터리팩(12)의 전압을 도 2의 C와 같이 상승시킨다.

배터리팩이 3개 이상일 경우, 이러한 과정이 반복되어 소모된 배터리팩에서 새로운 배터리팩으로 급작스러운 전압의 강하 및 상승 없이 모터와 배터리팩을 순차적으로 연결한다.

컨버터(40)는 DC-DC-converter로서, 전압을 상승 및 하강시키는 장치이다.

도 2에서는 제2 배터리팩(12)이 360V에서 A구간 동안 감압되어, 270V까지 서서히 하강되는 것을 보여준다. 이후, 제1 배터리팩(11)과 제2 배터리팩(12)의 전압이 동일해지는 구간이 B구간이다. 이 구간에서 제1 배터리팩(11)과 제2 배터리팩(12)이 모터(20)와 동시에 연결되고, 이후 곧바로 제1 배터리팩(11)과 모터(20)의 전기적 연결이 차단된다. 이후, C 구간에서 제2 배터리팩(12)의 전압이 상승한다.

이와 같이, 스위칭 과정이 이루어질 경우, 제1 배터리팩(11)에서 제2 배터리팩(12)으로 전압의 급격한 변화없이 스위칭할 수 있다. 따라서, 급작스런 전압의 변화로 인한 모터(20)의 전기적 충격을 방지할 수 있다.

한편, 제어부(50)는 외부의 통합 제어부(200)와 통신으로 연결될 수 있다. 통합 제어부(200)는 전기보트나 전기 자동차 전체를 제어하는 수단이다, 통신방법은 유선은 물론 무선도 포함하는 개념이다. 제어부(50)에서 배터리팩의 상태를 통합 제어부(200)에 전송하고, 통합 제어부(200)는 이러한 정보를 디스플레이 장치를 통하여 디스플레이할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대해서 상세히 설명하였으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 이로써 본 발명의 특허청구범위를 한정하는 것은 아니다. 본 실시예를 바탕으로 균등한 범위까지 당업자가 변형 및 추가하는 범위도 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다.

본 발명은 베터리 자동교환시스템에 관한 사업분야에 적용가능하다.

Claims

이웃하여 배치된 제1 배터리팩 및 제2 배터리팩과;

상기 제1 배터리팩과 상기 제2 배터리팩을 모터와 순차적으로 연결할 수 있는 스위칭 모듈과;

상기 모터와 전기적으로 연결된 제1 배터리팩이 기준전압 이하로 떨어지면, 상기 제2 배터리팩을 상기 제1 배터리팩의 전압과 동일한 수준으로 하강시키는 컨버터와;

상기 제2 배터리팩과 상기 제1 배터리팩의 전압이 동일하게 되면, 상기 스위칭 모듈을 작동시켜 상기 제1 배터리팩과 상기 제2 배터리팩을 상기 모터와 동시에 전기적으로 연결되도록 하고, 이후 상기 제1 배터리팩과 상기 모터를 전기적으로 차단하는 제어부를 포함하는 전기추진시스템의 배터리 자동교환시스템.
제1항에 있어서,

상기 제2 배터리팩만 상기 모터와 전기적으로 연결될 경우, 상기 컨버터가 상기 제2 배터리팩의 전압을 상승되도록 하는 전기추진시스템의 배터리 자동교환시스템.