WO2021235692A1 - 배터리 팩 - Google Patents

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WO2021235692A1
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battery pack
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power supply
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이근욱
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Definitions

  • the present invention relates to a battery technology, and more particularly, to a technology for smoothly performing communication connection and power supply with a vehicle side when mounted on a vehicle.
  • lithium secondary batteries have almost no memory effect compared to nickel-based secondary batteries, so charging and discharging are free, The self-discharge rate is very low and the energy density is high, attracting attention.
  • Such a lithium secondary battery mainly uses a lithium-based oxide and a carbon material as a positive electrode active material and a negative electrode active material, respectively.
  • a lithium secondary battery includes an electrode assembly in which a positive electrode plate and a negative electrode plate to which the positive electrode active material and the negative electrode active material are applied, respectively, are disposed with a separator interposed therebetween, and a casing for sealing and housing the electrode assembly together with an electrolyte, that is, a battery case.
  • a lithium secondary battery may be classified into a can-type secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a metal can and a pouch-type secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a pouch of an aluminum laminate sheet according to the shape of the exterior material.
  • Secondary batteries have been widely used to supply operating power to portable terminals such as smartphones and laptop computers for several decades, and recently, as the development and distribution of electric vehicles expand, they are used as driving energy sources that enable electric vehicles to move. It is recognized as a very important part.
  • the secondary battery since high output and capacity are required to drive an electric vehicle, the secondary battery is not used alone, but a large number of secondary batteries are connected in series and/or parallel to each other to constitute one high-voltage battery pack, Such a battery pack is used in a form mounted on an electric vehicle.
  • the battery pack for supplying driving power for moving the vehicle may be configured to be detachable from the vehicle.
  • the shared e-mobility business not only professional technicians but also ordinary drivers can be configured to easily mount and remove the battery pack from and to the vehicle.
  • a user may move with a battery pack and directly mount it after reaching the shared vehicle.
  • a vehicle is provided with a control unit such as a vehicle control unit (VCU).
  • VCU vehicle control unit
  • a power supply request signal may be transmitted from the vehicle control unit (VCU) to the battery pack, and driving power may be supplied from the battery pack to the motor.
  • an auxiliary battery for supplying power to the vehicle's electrical components such as an instrument panel, a radio, a navigation system, an air conditioner, etc.
  • the vehicle-side control unit such as the VCU, may also be operated by receiving power from the auxiliary battery.
  • the auxiliary battery When the auxiliary battery is discharged, the operating power is not supplied to the vehicle-side control unit, so the vehicle-side control unit is connected to the battery pack. It is not possible to transmit a start request signal, etc. Accordingly, even when the battery pack is sufficiently charged, the vehicle may not start due to discharging of the vehicle-side auxiliary battery.
  • an object of the present invention is to provide a vehicle battery pack configured to efficiently supply power to the vehicle side when mounted on an electric vehicle, and a vehicle including the same.
  • a battery pack according to an aspect of the present invention for achieving the above object is a battery pack driven by a motor and configured to be detachably attached to a vehicle having a vehicle control unit to supply driving power to the motor, one a battery cell having the above secondary battery; a power supply terminal configured to be connectable to a connection terminal of the vehicle connected to the vehicle control unit and the motor; a power supply path positioned between the power supply terminal and the battery cell and configured to supply power from the battery cell to the power supply terminal; a switching unit provided on the power supply path to electrically turn on/off the power supply path; a mounting recognition unit configured to recognize whether the battery pack is mounted on the vehicle; and a processor configured to control the switching unit to supply power from the battery cell to the vehicle control unit when receiving a signal indicating that the mounting of the battery pack to the vehicle is recognized from the mounting recognition unit.
  • the processor may be configured to be able to communicate with the vehicle control unit and, when receiving a user's start request signal from the vehicle control unit, transmit a response signal to the vehicle control unit.
  • the power supply terminal includes a control power supply terminal configured to be connected to a connection terminal of the vehicle control unit and a drive power supply terminal configured to be connected to a connection terminal of the motor, wherein the power supply path includes: a control power path connected between a battery cell and the control power supply terminal to supply operating power to the vehicle control unit, and a drive connected between the battery cell and the driving power supply terminal to supply driving power to the motor.
  • a power path may be provided.
  • the switching unit may include a control switching unit provided on the control power path to switch whether the operating power is supplied, and a driving switching unit provided on the driving power path to switch whether the driving power is supplied. have.
  • the processor may be configured to turn on the control switching unit to supply operating power from the battery cell to the vehicle control unit when the mounting of the battery pack is recognized by the mounting recognition unit.
  • the processor may be configured to turn on the driving switching unit to supply driving power to the motor from the battery cell when receiving a user's start request signal from the vehicle control unit.
  • the processor controls the switching unit to supply power from the battery cell to the auxiliary battery, thereby controlling the vehicle. It may be configured so that power can be supplied indirectly to the unit.
  • the mounting recognition unit may be configured to be physically deformable when the battery pack is seated in a designated position of the vehicle to recognize whether the battery pack is mounted.
  • the mounting recognition unit may be configured to include a GPS module to recognize whether the battery pack is mounted.
  • a vehicle according to another aspect of the present invention for achieving the above object includes the battery pack according to the present invention.
  • a battery pack configured to be detachable from a vehicle, it may be determined whether the battery pack itself is mounted on the vehicle.
  • auxiliary battery for supplying power to the vehicle control unit when an auxiliary battery for supplying power to the vehicle control unit is provided on the vehicle side, even if the auxiliary battery is in a discharged state, operating power is automatically supplied to the vehicle control unit or auxiliary battery due to the installation of the battery pack. can And, due to this, communication between the vehicle control unit and the battery pack may be normally performed. Accordingly, even if the auxiliary battery of the vehicle is discharged, the user can start and drive the vehicle normally.
  • this aspect of the present invention can be more effectively applied to a shared e-mobility business and the like. That is, in the case of a driver using a shared car service or a service provider providing such a service, the auxiliary battery is charged or operated as a vehicle control unit by simply loading the battery pack in the vehicle without checking whether the auxiliary battery is discharged or not. Since power can be supplied, the vehicle can be started normally. Accordingly, it is possible for a driver to use the shared car service to use the service smoothly, and to reduce the management and maintenance cost of a service provider that provides the service.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically illustrating a functional configuration of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a connection configuration between a battery pack and a vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a circuit connection configuration of a battery pack and a vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a circuit connection configuration of a battery pack and a vehicle according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a circuit connection configuration of a battery pack and a vehicle according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram schematically illustrating a circuit connection configuration of a battery pack and a vehicle according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram schematically illustrating a configuration of a mounting recognition unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram schematically illustrating the configuration of the mounting recognition unit of FIG. 7 in a state in which the battery pack is mounted in a vehicle.
  • FIG. 9 is a diagram schematically illustrating a configuration of a mounting recognition unit according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing a functional configuration of a battery pack 100 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a connection between the battery pack 100 and the vehicle 10 according to an embodiment of the present invention.
  • the battery pack 100 according to the present invention may be configured to be detachably attached to the vehicle 10 . That is, the battery pack 100 according to the present invention may be mounted on the vehicle 10 or may be separated from the vehicle 10 . Furthermore, the battery pack 100 according to the present invention may be configured in the form of an interchangeable battery pack 100 configured to be freely mounted or detached for the same type of vehicle 10 or different types of vehicles 10 . have. To this end, the battery pack 100 according to the present invention may be configured to be mechanically coupled to a part of the vehicle 10 in order to maintain the electrically coupled state as well as electrically coupled to the vehicle 10 . have. However, the present invention is not specifically limited with respect to the mechanical and/or electrical coupling configuration of the battery pack 100 and the vehicle 10, and various electrical and/or mechanical coupling configurations known by the time of filing of the present invention may be applied. may be employed in the present invention.
  • the vehicle 10 to which the battery pack 100 according to the present invention is mounted includes a motor 12 and a vehicle 10 driven by the motor 12 , that is, an electric vehicle moving by the motor 12 .
  • the electric vehicle may include, as well as a pure electric vehicle, a hybrid vehicle equipped with an engine together with the motor 12 , a two-wheeled vehicle, and the like.
  • the vehicle 10 to which the battery pack 100 according to the present invention is mounted may include a vehicle control unit 11 .
  • the vehicle control unit 11 may be expressed in terms such as a vehicle control unit (VCU), and may refer to a control device provided in the vehicle 10 to control the driving of the vehicle 10 . Since the vehicle control unit 11 is a known technology at the time of filing of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.
  • VCU vehicle control unit
  • the battery pack 100 according to the present invention may be configured to supply power to the vehicle 10 .
  • the battery pack 100 according to the present invention may supply power to the motor 12 and the vehicle control unit 11 of the vehicle 10 .
  • the battery pack 100 includes a battery cell 110 , a power supply terminal 120 , a power supply path 130 , a switching unit 140 , and a mounting recognition unit ( 150 ) and a processor 160 .
  • the battery cell 110 may include one or more secondary batteries.
  • the secondary battery may include an electrode assembly, an electrolyte, and a packaging material.
  • the electrode assembly is an assembly of an electrode and a separator, and may be configured in a form in which one or more positive plates and one or more negative plates are disposed with a separator interposed therebetween.
  • each electrode plate of the electrode assembly may be provided with an electrode tab to be connected to an electrode lead.
  • Such a secondary battery may include a pouch-type secondary battery in which the exterior material is formed in the form of an aluminum pouch sheet and/or a can-type secondary battery in which the exterior material is formed in the form of a metal can.
  • the battery pack 100 since the battery pack 100 according to the present invention is mounted on the vehicle 10 and requires high output and/or high capacity to supply driving power to the vehicle 10 , a plurality of secondary batteries are installed in series and/or Alternatively, it may include the battery cells 110 connected in parallel. In addition, the battery cell 110 may store and discharge driving energy through repeated charging and discharging.
  • the present invention is not limited by the specific shape or configuration of the battery cell 110 , particularly the secondary battery, and various secondary batteries or battery cells 110 known at the time of filing of the present invention may be employed in the present invention.
  • the power supply terminal 120 may be configured to be connectable to the connection terminal 13 provided in the vehicle 10 .
  • the connection terminal 13 of the vehicle 10 is a terminal provided on at least one side of the vehicle 10 to be connected to the battery pack 100 , and may be configured in the form of an outlet or a plug.
  • the connection terminal 13 of the vehicle 10 may be configured to be electrically connected to the vehicle control unit 11 and the motor 12 .
  • the connection terminal 13 may be configured to be respectively connected to the vehicle control unit 11 and the motor 12 . Accordingly, the power supplied to the connection terminal 13 of the vehicle 10 may be supplied to the vehicle control unit 11 and the motor 12 .
  • the power supply terminal 120 is a terminal on the side of the battery pack 100 configured to be connected to the connection terminal 13 on the side of the vehicle 10 , and corresponds to the connection terminal 13 of the vehicle 10 . It may be configured in a form, for example, in the form of an outlet or a plug.
  • the power supply path 130 may be disposed between the power supply terminal 120 and the battery cell 110 .
  • the power supply path 130 may be configured to supply power from the battery cell 110 to the power supply terminal 120 . That is, the power supply path 130 may provide a path through which power is supplied from the battery cell 110 to the power supply terminal 120 .
  • various types of power supply known at the time of the filing of the present invention such as a wire or a metal plate including an electrically conductive material, a printed conductor, and the like may be employed.
  • the switching unit 140 may be provided on the power supply path 130 .
  • the switching unit 140 may be configured to be open and closed, and may be configured to electrically turn on/off the power supply path 130 .
  • the switching unit 140 when the switching unit 140 is turned on, the power supply path 130 may be connected to supply power from the battery cell 110 to the power supply terminal 120 .
  • the switching unit 140 when the switching unit 140 is turned off, the power supply path 130 may be cut off and power may not be supplied from the battery cell 110 to the power supply terminal 120 .
  • various switching devices known at the time of filing of the present invention may be employed.
  • the switching unit 140 may be implemented with a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) or the like.
  • MOSFET metal oxide semiconductor field effect transistor
  • the mounting recognition unit 150 may be configured to recognize whether the battery pack 100 is mounted on the vehicle 10 . That is, the mounting recognition unit 150 may be configured to recognize whether the battery pack 100 is properly mounted in the vehicle 10 .
  • the vehicle 10 is provided with a mounting portion as a position for the battery pack 100 to be mounted, and the mounting recognition unit 150 is the battery pack 100 when the battery pack 100 is correctly seated on the mounting portion. It can be recognized that this vehicle 10 is mounted.
  • the mounting recognition unit 150 may be configured to transmit the corresponding information to other components, in particular, the processor 160 .
  • the processor 160 is connected to the mounting recognition unit 150 in a wired and/or wireless communication method to receive a signal indicating that the mounting of the battery pack 100 on the vehicle 10 is recognized from the mounting recognition unit 150 .
  • the processor 160 controls the switching unit 140 to control the battery cell 110 .
  • Power may be supplied from the vehicle control unit 11 to the vehicle control unit 11 . That is, when the mounting recognition unit 150 recognizes that the battery pack 100 is mounted, the processor 160 converts the switching unit 140 from the turn-off state to the turn-on state, and provides power to the power supply path 130 . can be supplied.
  • the battery pack 100 itself recognizes that the battery pack 100 is mounted in the vehicle 10 , so that power is supplied to the vehicle control unit 11 of the vehicle 10 . Accordingly, power may be supplied to the vehicle control unit 11 without receiving a separate signal from another device outside the battery pack 100 , such as the vehicle control unit 11 .
  • the vehicle control unit 11 when the vehicle 10 is provided with an auxiliary battery and the vehicle control unit 11 is configured to operate from the auxiliary battery, even if the auxiliary battery is fully discharged, the vehicle control unit ( 11) is supplied with operating power, so that normal operation of the vehicle control unit 11 is possible. Therefore, when the driver starts the vehicle 10 while the battery pack 100 is mounted on the vehicle 10 , even if the auxiliary battery is in a fully discharged state, the power supplied from the battery pack 100 side Accordingly, the vehicle control unit 11 may operate normally and the vehicle 10 may be driven.
  • the processor 160 is a central processing unit (CPU), an application-specific integrated circuit (ASIC), a chipset, a logic circuit, a register, a communication modem. , a data processing device, and the like may be optionally included or expressed in terms of these terms.
  • the control logic is implemented in software
  • the processor 160 may be implemented as a set of program modules.
  • the program module may be stored in the memory and executed by the processor 160 .
  • the memory may be internal or external to the processor 160 , and may be connected to the processor 160 by various well-known means.
  • the battery pack 100 often includes a control device referred to by terms such as a micro controller unit (MCU) or a battery management system (BMS).
  • the processor 160 may be implemented by a component such as an MCU or a BMS provided in the general battery pack 100 .
  • the processor 160 may be configured to communicate with the vehicle control unit 11 .
  • the processor 160 may be interconnected with the vehicle control unit 11 through wired communication and/or wireless communication, and may be configured to transmit/receive signals to and from the vehicle control unit 11 .
  • the processor 160 may include a connection connector or cable for wired communication and/or an antenna for wireless communication.
  • various communication technologies known at the time of filing of the present invention may be employed as a matter of course.
  • FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a circuit connection configuration between the battery pack 100 and the vehicle 10 according to an embodiment of the present invention.
  • parts that are different from the previous embodiment will be mainly described, and detailed descriptions of parts that are the same as or similar to those described above will be omitted.
  • the vehicle control unit (VCU) 11 and the motor 12 may be configured to be supplied with power from an external device, for example, the battery pack 100 through a common connection terminal 13 .
  • a motor switch 14 for opening and closing the power supply path 130 to the motor 12 may be provided on a path through which power is supplied from the common connection terminal 13 to the motor 12 .
  • the battery pack 100 is connected to the vehicle control unit 11 and the motor 12 through the common power supply terminal 120 and the common power supply path 130 .
  • Each may be configured to be powered. That is, in the embodiment of FIG. 3 , the battery pack 100 allows power to be supplied to the vehicle control unit 11 or the motor 12 through the common power supply path 130 and the common power supply terminal 120 . ) to supply power.
  • the mounting recognition unit 150 transmits the mounting recognition information of the battery pack 100 to the processor 160 as indicated by the arrow a1 . ) can be transmitted. Then, the processor 160 may transmit a turn-on signal to the switching unit 140 as indicated by arrow a2 . Then, the power supply path 130 of the battery pack 100 is connected from the battery cell 110 to the vehicle control unit 11 via the power supply terminal 120 and the connection terminal 13 of the vehicle 10 . Power may be supplied. In this case, the motor switch 14 of the vehicle 10 may be maintained in a turned-off state. Then, the vehicle control unit 11 supplied with power is in an operable state.
  • the vehicle control unit 11 recognizes this and transmits a start request signal indicating that the user started the vehicle to the processor 160 as indicated by arrow a3 .
  • the processor 160 may transmit, to the vehicle control unit 11 , a response signal indicating that the start request signal has been successfully received, as indicated by the arrow a4 .
  • the vehicle control unit 11 is a control signal for converting the motor switch 14 provided in the power path between the connection terminal 13 and the motor 12 in the vehicle 10 from the turn-off state to the turn-on state. can be transmitted, as indicated by arrow a5.
  • power is supplied from the battery pack 100 to the motor 12 so that the vehicle 10 can operate.
  • the battery pack 100 when the battery pack 100 is mounted in the vehicle 10 , power may be directly supplied from the battery pack 100 to the vehicle control unit 11 . Therefore, in this case, an auxiliary battery for supplying power to the vehicle control unit 11 on the side of the vehicle 10 may not be separately provided. Accordingly, a problem in which the vehicle 10 does not start due to discharging of the auxiliary battery may be prevented.
  • the terminal or path for supplying power to the vehicle control unit 11 and the motor 12 to the battery pack 100 does not exist separately and may exist in a common form. Accordingly, in this case, the configuration of the battery pack 100 is simplified, manufacturing cost or manufacturing time is reduced, so that productivity of the battery pack 100 can be improved and maintenance and repair of the battery pack 100 can be facilitated.
  • current may flow in the power supply path 130 only when the battery pack 100 is mounted on the vehicle 10 . Accordingly, when the battery pack 100 is not mounted on the vehicle 10 , the risk of electric shock to the driver or user may be reduced. Moreover, in the case of a user using a shared e-mobility service, etc., there may be a case where it is necessary to directly carry and move the battery pack 100 to be mounted on the vehicle 10 . In this process, the power supply of the battery pack 100 . A problem in which a user comes into contact with the supply terminal 120 or the like and receives an electric shock can be prevented.
  • the processor 160 may be configured to receive an operation signal indicating stable operation from the vehicle control unit 11 within a predetermined time after the switching unit 140 is turned on. In addition, the processor 160 may be configured to determine whether the battery pack 100 is stably mounted and connected to the vehicle 10 according to whether the operation signal is received. If the processor 160 turns on the switching unit 140 and does not receive an operation signal from the vehicle control unit 11 even after a predetermined time elapses, the processor 160 turns off the switching unit 140 can Also, in this case, the processor 160 may transmit a signal instructing the mounting recognition unit 150 to re-check whether the mounting is recognized. Then, when the mounting recognition signal is received again by the mounting recognition unit 150 , the processor 160 may turn on the switching unit 140 again and enable the vehicle control unit 11 to operate.
  • the power supply path 130 of the battery pack 100 is turned on even though the battery pack 100 is not mounted in the vehicle 10 due to an error of the mounting recognition unit 150 , etc. It can be prevented from continuing. Accordingly, the safety of the battery pack 100 may be further improved.
  • the processor 160 may be configured to check whether the battery pack 100 is being charged. For example, the processor 160 may be configured to determine whether the charger is connected to the battery pack 100 or disconnected from the battery pack 100 . In addition, the processor 160 may be configured to enable the operation of the mounting recognition unit 150 only when the battery pack 100 is disconnected from the charger. Alternatively, the processor 160 may be configured to turn on the switching unit 140 only when the battery pack 100 is disconnected from the charger.
  • the switching unit 140 in a state in which the battery pack 100 is connected from the charger, the switching unit 140 is maintained in a turned-off state, so that the charging operation of the battery cell 110 is stably performed. Meanwhile, the safety of the battery cell 110 may be improved.
  • FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a circuit connection configuration between the battery pack 100 and the vehicle 10 according to another embodiment of the present invention.
  • the present embodiment will also be mainly described with respect to parts that are different from the previous embodiment.
  • a vehicle control unit (VCU) 11 and a motor 12 may be configured to have different connection terminals 13A and 13B, respectively.
  • the respective connection terminals 13A and 13B of the vehicle control unit 11 and the motor 12 may be configured to supply power to the vehicle control unit 11 and the motor 12 through different supply paths, respectively. .
  • the battery pack 100 corresponds to the component corresponding to the vehicle control unit 11 and the motor 12 through the power supply terminal 120 and the power supply path 130 , respectively. It may be configured such that the components are separately provided.
  • the power supply terminal 120 may include a control power supply terminal 121 and a driving power supply terminal 122 .
  • the control power supply terminal 121 may be configured to be connectable to the connection terminal 13A of the vehicle control unit 11 .
  • the driving power terminal 122 may be configured to be connectable to the connection terminal 13B of the motor 12 .
  • the control power supply terminal 121 and the driving power supply terminal 122 have a shape and specification corresponding to the connection terminal 13A of the vehicle control unit 11 and the connection terminal 13B of the motor 12, respectively. can be configured.
  • the power supply path 130 may include a control power path 131 and a driving power path 132 .
  • the control power path 131 may be connected between the battery cell 110 and the control power terminal 121 and configured to supply operating power to the vehicle control unit 11 . Accordingly, the vehicle control unit 11 may receive operating power from the battery cell 110 via the control power supply path 131 , the control power supply terminal 121 , and the connection terminal 13A.
  • the driving power path 132 may be connected between the battery cell 110 and the driving power terminal 122 and configured to supply driving power to the motor 12 . Accordingly, the motor 12 may receive driving power from the battery cell 110 via the driving power path 132 , the driving power terminal 122 , and the connection terminal 13B.
  • the switching unit 140 may include a control switching unit 141 and a driving switching unit 142 .
  • the control switching unit 141 may be provided on the control power path 131 and configured to switch whether operating power is supplied. For example, when the control switching unit 141 is turned on, the control power path 131 is maintained in a connected state, so that operating power may be supplied from the battery cell 110 to the vehicle control unit 11 .
  • the driving switching unit 142 may be provided on the driving power path 132 and configured to switch whether driving power is supplied. For example, when the driving switching unit 142 is turned on, the driving power path 132 is maintained in a connected state, so that driving power may be supplied from the battery cell 110 to the motor 12 . In this case, the control switching unit 141 and the driving switching unit 142 may be turned on or off under the control of the processor 160 .
  • the processor 160 turns on the control switching unit 141 to supply operating power from the battery cell 110 to the control unit. It can be configured to be supplied. More specifically, when the battery pack 100 is mounted in the vehicle 10 , as indicated by arrow b1 , a signal indicating that the mounting of the battery pack 100 is recognized is received from the mounting recognition unit 150 to the processor 160 . can be Then, as indicated by arrow b2 , the processor 160 may transmit a control signal for converting the turn-off state to the turn-on state to the control switching unit 141 .
  • control switching unit 141 when the control switching unit 141 is turned on, it operates as the vehicle control unit 11 from the battery cell 110 through the control power supply path 131 , the control power supply terminal 121 , and the vehicle control unit connection terminal 13A. Power may be supplied. Then, the vehicle control unit 11 can be put into an operable state.
  • the processor 160 when receiving a user's start request signal from the vehicle control unit 11 , the processor 160 turns on the driving switching unit 142 to supply driving power from the battery cell 110 to the motor 12 . It can be configured to be
  • a start request signal may be transmitted from the vehicle control unit 11 to the processor 160 .
  • the processor 160 receiving the startup request signal may transmit a control signal for converting the driving switching unit 142 from the turn-off state to the turn-on state, as indicated by arrow b4 . Then, when the driving switching unit 142 is turned on, driving power is supplied from the battery cell 110 to the motor 12 via the driving power path 132 , the driving power terminal 122 , and the motor connection terminal 13B. can be Then, the motor 12 is driven, so that the vehicle 10 can be driven.
  • a separate switch may not be provided between the vehicle control unit 11 and/or the motor 12 on the side of the vehicle 10 and the connection terminals 13A and 13B. That is, according to the embodiment, the vehicle control unit 11 and the vehicle control unit 11 and / or power may be selectively supplied to the motor 12 . Therefore, regardless of whether a switch is provided in the power path of the vehicle 10 side, since the battery pack 100 determines whether to supply the operating power or the driving power, the compatibility of the battery pack 100 will be better. can
  • auxiliary battery for supplying operating power to the vehicle control unit 11 on the side of the vehicle 10 , similarly to the embodiment of FIG. 3 . Accordingly, problems such as inability to start the vehicle 10 due to discharging of the auxiliary battery can be prevented.
  • control of the switch by the vehicle control unit 11 is not required while the driving power is supplied to the motor 12 , so that the load of the vehicle control unit 11 and all components number may be reduced.
  • the mounting recognition unit 150 may be configured to turn off the switching unit 140 when the battery pack 100 deviates from a predetermined mounting position of the vehicle 10 .
  • the mounting recognition unit 150 may be configured to recognize the separation of the battery pack 100 , and indicates that the battery pack 100 is removed.
  • the information may be transmitted to the processor 160 .
  • the processor 160 receiving such separation information may be configured to turn off the switching unit 140 of FIG. 3 to the control switching unit 141 and/or the driving switching unit 142 of FIG. 4 . have.
  • the user's The safety of the battery pack 100 may be improved by removing the risk of electric shock.
  • the processor 160 is configured to operate the driving switching unit 142 when the detachment, ie, separation, of the battery pack 100 with respect to the vehicle 10 is sensed by the mounting recognition unit 150 . ) turns off immediately, while the control switching unit 141 may be configured not to turn off immediately.
  • a relatively high voltage power may be supplied compared to the control power terminal 121 , and when the departure of the battery pack 100 is detected, the power path of the driving power terminal 122 is changed. It can be closed to eliminate the risk of electric shock to the corresponding terminal.
  • power is supplied from the battery pack 100 to the motor 12 by allowing power to be supplied for a predetermined time or until a corresponding signal is received from the vehicle control unit 11 by the control power path 131 .
  • the vehicle control unit 11 may be operated for a predetermined period of time even in a non-disabled situation. Accordingly, even when the motor 12 is not driven, communication may be made between the vehicle control unit 11 and the processor 160 for at least a predetermined time.
  • the configuration in which the processor 160 transmits the turn-on signal to the driving switching unit 142 may be performed under the control of the vehicle control unit 11 .
  • the vehicle control unit 11 attempts to communicate with the processor 160 (arrow b3), and the processor 160 transmits a signal in response to this to the vehicle control unit 11 .
  • the vehicle control unit 11 may request turn-on control of the driving switching unit 142 from the processor 160 .
  • the processor 160 receiving the request from the vehicle control unit 11 may turn on the driving switching unit 142 (arrow b4 ) to supply driving power to the motor 12 .
  • FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a circuit connection configuration of the battery pack 100 and the vehicle 10 according to another embodiment of the present invention.
  • the present embodiment will also be mainly described with respect to parts that are different from the previous embodiments.
  • an auxiliary battery 15 for supplying power to the vehicle control unit 11 to the vehicle 10 is provided, which is generally similar to the exemplary configuration of FIG. 3 .
  • the auxiliary battery 15 is provided in a form capable of supplying power to the vehicle control unit 11 , and may be located between the common connection terminal 13 and the vehicle control unit 11 . That is, the auxiliary battery 15 may be configured to be chargeable by the power supplied to the connection terminal 13 .
  • the auxiliary battery 15 is configured to be capable of discharging to the vehicle control unit 11 , and may supply operating power to the vehicle control unit 11 .
  • a DC/DC converter 16 is provided between the connection terminal 13 and the auxiliary battery 15 , and the size of the power supplied to the connection terminal 13 is determined by the auxiliary battery 15 . ) can be configured to convert the charge to a possible level.
  • the processor 160 controls the switching unit 140 to supply power from the battery cell 110 to the auxiliary battery 15 . It can be configured to be supplied. In this case, unlike the embodiments of FIGS. 3 and 4 , the operating power is not directly supplied from the battery cell 110 to the vehicle control unit 11 , but is indirectly supplied through the auxiliary battery 15 . have.
  • the processor 160 transmits a turn-on signal to the switching unit ( 140) (arrow c2). Then, power supplied from the battery pack 100 is supplied to the auxiliary battery 15 through the DC/DC converter 16 , so that the auxiliary battery 15 may be charged.
  • the vehicle control unit 11 operates normally to be able to stably communicate with the processor 160 of the battery pack 100, and the motor switch 14 By turning on (arrow c3), the driving power of the battery pack 100 may be supplied to the motor 12 .
  • the auxiliary battery 15 of the vehicle 10 can be charged. Accordingly, operating power by the auxiliary battery 15 is stably supplied to the vehicle control unit 11 , so that the vehicle 10 can start and operate normally.
  • FIG. 6 is a diagram schematically illustrating a circuit connection configuration between the battery pack 100 and the vehicle 10 according to another embodiment of the present invention.
  • the present embodiment will also be mainly described with respect to parts that are different from the previous embodiments.
  • an auxiliary battery 15 for supplying power to the vehicle control unit 11 is provided, which is generally similar to the embodiment of FIG. 4 , but similarly to the embodiment of FIG. 5 .
  • a switch such as the motor switch 14 may not be provided in the path between the connection terminal 13B and the motor 12 , unlike the embodiment of FIG. 5 .
  • the processor 160 recognizes that the battery pack 100 is mounted in the vehicle 10 by the mounting recognition unit 150 .
  • the auxiliary battery 15 may be charged by controlling the control switching unit 141 .
  • the vehicle control unit 11 can operate normally. Accordingly, when the driver starts the engine, a start request signal may be transmitted to the processor 160 to cause the processor 160 to turn on the driving switching unit 142 . Therefore, driving power may be supplied from the battery cell 110 to the motor 12 , and the motor 12 may be driven under the control of the driver.
  • the processor 160 may receive SOC information of the auxiliary battery 15 from the vehicle control unit 11 .
  • the processor 160 may control the turn-off of the control switching unit 141 based on the charge state information of the auxiliary battery 15 .
  • the vehicle control unit 11 provides information on the charging state of the auxiliary battery 15 .
  • the processor 160 may change the control switching unit 141 from the turned-on state to the turn-off state.
  • the processor 160 may maintain the turned-on state of the control switching unit 141 as it is.
  • the auxiliary battery 15 when the auxiliary battery 15 is in a low charge state, even in a driving situation of the vehicle 10 in which the motor 12 is driven, the auxiliary battery 15 can be continuously charged. Accordingly, it is possible to continuously maintain the normal operating state of the vehicle control unit 11 , and it is possible to prevent the auxiliary battery 15 of the vehicle 10 from being easily discharged even after the battery pack 100 is removed.
  • the mounting recognition unit 150 may be configured to recognize whether the battery pack 100 is mounted in various ways.
  • the mounting recognition unit 150 is configured to be physically deformable when the battery pack 100 is seated in a designated position of the vehicle 10 to recognize whether the battery pack 100 is mounted. can be This will be described in more detail with reference to FIGS. 7 and 8 .
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing the configuration of the mounting recognition unit 150 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is the mounting recognition unit of FIG. 7 in a state where the battery pack 100 is mounted in the vehicle 10 . It is a diagram schematically showing the configuration of (150).
  • the mounting recognition unit 150 of the battery pack 100 may include two connection pieces 151 formed of an electrically conductive material and spaced apart from each other by a predetermined distance. .
  • the mounting recognition unit 150 may include a voltage applying unit 155 so that a + terminal and a - terminal are connected to each of these two connection pieces 151 to apply a predetermined voltage.
  • the connection pieces 152 may be provided in a form spaced apart from the two connecting pieces 151 by a predetermined distance, for example, in a form spaced apart by a predetermined distance in the downward direction as shown in the drawing.
  • connection piece 152 may be made of an electrically conductive material.
  • connection piece 152 is seated on the movable cover 153 , and the movable cover 153 may be connected to the pack case 101 through the elastic body 154 .
  • the elastic body 154 may be configured in the form of a spring or the like.
  • a pack fastening part may be formed in the pack case 101 of the battery pack 100 .
  • the pack fastening part (g) may be formed in a form in which a hole is punched in a part of the pack case 101 as shown in the drawing.
  • the vehicle 10 fastening part may be formed in the battery mounting part of the vehicle 10 in a position corresponding to and corresponding to the pack fastening part g.
  • the automobile fastening part p may be formed in a protrusion shape to be insertable into the pack fastening part g configured in the hole shape.
  • the movable cover 153 is a pack fastening part so that the inside of the battery pack 100 is not exposed to the outside through the hole-shaped pack fastening part g when the battery pack 100 is not mounted in the vehicle. It may be configured in a form to cover the hole of (g). In addition, the movable cover 153 may be made of an electrically non-conductive material, for example, a plastic material. And, when the battery pack 100 is seated on the vehicle 10 as indicated by the arrow d, the movable cover 153 is configured to be movable, and the mounted connection piece 152 is between the two connection pieces 151 . can be configured to connect.
  • the vehicle fastening part p when the battery pack 100 is properly mounted on the mounting part of the vehicle 10 , such as a vehicle body, the vehicle fastening part p may be inserted into the pack fastening part g. .
  • the automobile fastening part (p) configured in the form of a protrusion protruding in the upward direction pushes up the movable cover 153 in the upward direction, as indicated by the arrow e1 in the drawing, and the elastic body 154 can be stretched.
  • the connection piece 152 seated on the upper part of the movable cover 153 also moves upward, so that both ends may be in contact with the two connection pieces 151 .
  • a sensor resistor 156 may be installed in this current path, and the sensing unit 157 may be configured to sense a voltage across the sensor resistor 156 . Accordingly, when a current flows between the two connection pieces, the sensing unit 157 detects the flow of the current and transmits information that the battery pack 100 is properly installed in the vehicle 10 to the processor 160 . .
  • the battery pack 100 it can be accurately recognized that the battery pack 100 is properly mounted in the vehicle 10 by the battery pack 100 itself only with a simple configuration. Also, when the battery pack 100 is not mounted in the vehicle 10 , the internal space of the battery pack 100 may not be exposed. And, according to the embodiment, the mounting of the battery pack 100 is recognized only when the battery pack 100 is correctly seated in the designated position of the vehicle 10, so that even when the battery is incorrectly seated, the power supply path 130 ) can be prevented.
  • the mounting recognition unit 150 may include a location recognition module configured to recognize the location of the battery pack 100, such as a GPS module.
  • the mounting recognition unit 150 may be configured to recognize whether the battery pack 100 is mounted through the position recognition module. This will be described in more detail with reference to FIG. 9 .
  • FIG. 9 is a diagram schematically showing the configuration of the mounting recognition unit 150 according to another embodiment of the present invention.
  • the mounting recognition unit 150 of the battery pack 100 may include a global positioning system (GPS) module 158 .
  • GPS global positioning system
  • the mounting recognition unit 150 may determine the location of the battery pack 100 through the GPS module 158 .
  • the mounting recognition unit 150 is configured to recognize whether the battery pack 100 is mounted in the vehicle 10 through the position of the battery pack 100 identified using the GPS module 158 as described above. can be
  • the mounting recognition unit 150 based on the position identified through the GPS module 158, the battery pack 100 is located in the vehicle ( It can be recognized that it is not installed in 10). However, as indicated by the arrow f in FIG. 9 , when the battery pack 100 is moved and the battery pack 100 is located at the point F2 in FIG. By recognizing the location of the F2 point, it can be recognized that the battery pack 100 is mounted on the vehicle 10 .
  • information on the position of the vehicle 10 may be provided in advance to the mounting recognition unit 150 .
  • many cars are equipped with a GPS module, so that the location of the car can be determined in many cases.
  • a GPS module since a GPS module may be almost necessarily mounted, it may be possible to determine the location of the car through the GPS module of the car.
  • the vehicle location information identified in this way is stored in a separate server through a wireless communication network and then transmitted to the mounting recognition unit 150 or directly transmitted to the mounting recognition unit 150 of the battery pack 100 .
  • the mounting recognition unit 150 may determine whether the battery pack 100 is mounted in the vehicle 10 by comparing the separately provided location information of the vehicle with the location information of the battery pack 100 recognized by itself. have.
  • the location information of the vehicle may be previously stored in the memory of the mounting recognition unit 150 or the like.
  • the mounting recognition unit 150 may recognize that the battery pack 100 is mounted on the vehicle 10 in various other methods.
  • the mounting recognition unit 150 may include an acceleration sensor, and may be configured to recognize whether the battery pack is mounted by using an acceleration measurement value by the acceleration sensor.
  • the vehicle according to the present invention may include the battery pack 100 according to the present invention described above.
  • the vehicle according to the present invention may be configured such that the replaceable battery pack 100 can be mounted thereon, as described in the various embodiments above.
  • the vehicle according to the present invention in addition to the battery pack 100, other devices, such as the vehicle control unit 11, the motor 12, the connection terminal 13 and the motor switch 14 described above, further may include
  • the automobile according to the present invention may further employ various components of the automobile known at the time of filing of the present invention.
  • connection piece connection piece
  • connection piece connection piece
  • 153 movable cover
  • 154 elastic body
  • 155 power application unit
  • 156 sensor resistance
  • 157 sensing unit
  • 158 GPS module

Landscapes

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Abstract

본 발명은 전기 자동차에 장착 시 자동차 측으로 전원이 효율적으로 공급될 수 있도록 구성된 차량용 배터리 팩을 개시한다. 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 팩은, 배터리 셀; 차량 제어 유닛 및 모터와 연결된 자동차의 접속 단자에 접속 가능하게 구성된 전원 공급 단자; 상기 전원 공급 단자와 상기 배터리 셀 사이에 위치하여 상기 배터리 셀로부터 상기 전원 공급 단자로 전원을 공급할 수 있도록 구성된 전원 공급 경로; 상기 전원 공급 경로 상에 구비되어, 상기 전원 공급 경로를 전기적으로 온오프시킬 수 있도록 구성된 스위칭부; 상기 자동차에 대한 상기 배터리 팩의 장착 여부를 인식할 수 있도록 구성된 장착 인식부; 및 상기 장착 인식부로부터 상기 자동차에 대한 상기 배터리 팩의 장착이 인식되었다는 신호를 수신하는 경우, 상기 스위칭부를 제어하여 상기 배터리 셀로부터 상기 차량 제어 유닛으로 전원이 공급될 수 있도록 구성된 프로세서를 포함한다.

Description

배터리 팩
본 출원은 2020년 5월 22일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2020-0061858호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
본 발명은 배터리 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동차에 장착 시 자동차 측과 통신 연결 및 전원 공급이 원활하게 수행될 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다.
일반적으로 리튬 이차 전지는 외장재의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다.
이차 전지는, 수십 년 전부터 스마트폰이나 랩탑 컴퓨터와 같은 휴대 단말로 작동 전원을 공급하기 위해 널리 이용되어 왔으며, 최근에는 전기 자동차의 개발 및 보급이 확대되면서 전기 자동차가 움직일 수 있게 하는 구동 에너지원으로서 매우 중요한 부품으로 인정받고 있다. 특히, 전기 자동차를 구동시키기 위해서는 높은 출력 및 용량이 필요하기 때문에, 이차 전지는 단독으로 사용되기보다는, 많은 수의 이차 전지가 서로 직렬 및/또는 병렬로 연결되어 하나의 고전압 배터리 팩을 구성하고, 이러한 배터리 팩이 전기 자동차에 탑재되는 형태로 이용된다.
이와 같이 자동차를 이동시키기 위한 구동 전원을 공급하는 배터리 팩은, 자동차에 대하여 탈착 가능하도록 구성될 수 있다. 더욱이, 공유형 e-모빌리티 사업의 활성화로 인해, 전문 기술자뿐 아니라, 일반적인 운전자도 배터리 팩을 자동차에 대하여 쉽게 장착 및 분리시킬 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 공유형 자동차를 이용하기 위하여, 사용자는 배터리 팩을 들고 이동하여 공유형 자동차에 도달 후 직접 장착하는 경우가 생길 수 있다.
이와 같은 상황에서, 배터리 팩이 자동차에 장착되는 경우, 자동차와 배터리 팩 간 전원 공급이 적절하게 이루어질 필요가 있다. 특히, 자동차에는 VCU(Vehicle Control Unit)와 같은 제어 유닛이 구비되어 있는데, 배터리 팩 장착 시 이러한 차량 측 제어 유닛과 배터리 팩 사이의 통신이 원활하게 이루어질 필요가 있다. 일반적으로, 운전자에 의해 시동이 걸리면, 차량 제어 유닛(VCU)으로부터 배터리 팩 측으로 전원 공급 요청 신호가 전송되어 배터리 팩으로부터 모터로 구동 전원이 공급될 수 있다.
그런데, 이러한 차량 측 제어 유닛과 배터리 팩 사이의 통신이 원활하게 이루어지지 못하는 경우, 운전자의 시동 요청이 있음에도 불구하고, 차량 측 제어 유닛으로부터 배터리 팩 측으로 전원 공급 요청 신호가 전송되지 않는 상황이 발생할 수 있다. 그리고, 이로 인해, 자동차의 시동이 제대로 걸리지 않을 수 있다.
더욱이, 전기 자동차에는, 구동 전원을 공급하기 위한 배터리 팩 이외에, 차량의 전장품, 이를테면 계기판이나 라디오, 네비게이션 시스템, 에어컨 등으로 전원을 공급하기 위한 보조 배터리가 별도로 탑재될 수 있다. 이때, VCU 등의 차량 측 제어 유닛 역시 이러한 보조 배터리로부터 전원을 공급받아 작동될 수 있는데, 보조 배터리가 방전된 경우, 차량 측 제어 유닛으로 작동 전원이 공급되지 않게 되므로, 차량 측 제어 유닛은 배터리 팩으로 시동 요청 신호 등을 전송할 수 없다. 따라서, 배터리 팩에 대하여 충전이 충분히 이루어진 상태라 하더라도, 차량 측 보조 배터리의 방전으로 인해 자동차의 시동이 걸리지 않는 문제가 발생할 수 있다.
더욱이, 공유형 자동차의 경우, 사용자가 자동차를 직접적으로 관리하지 않기 때문에 자동차의 보조 배터리가 만방전 상태인지 미리 제대로 파악할 수 없다. 또한, 공유형 자동차의 특성 상, 서비스를 제공하는 사업자 측에 자동차가 항상 위치하는 것이 아니기 때문에, 각 자동차에 구비된 보조 배터리의 방전 여부를 일일이 관리하기 어려운 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 전기 자동차에 장착 시 자동차 측으로 전원이 효율적으로 공급될 수 있도록 구성된 차량용 배터리 팩과 이를 포함하는 자동차 등을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 팩은, 모터에 의해 구동되며 차량 제어 유닛을 구비하는 자동차에 탈착 가능하게 구성되어 상기 모터로 구동 전원을 공급하는 배터리 팩으로서, 하나 이상의 이차 전지를 구비하는 배터리 셀; 상기 차량 제어 유닛 및 상기 모터와 연결된 상기 자동차의 접속 단자에 접속 가능하게 구성된 전원 공급 단자; 상기 전원 공급 단자와 상기 배터리 셀 사이에 위치하여 상기 배터리 셀로부터 상기 전원 공급 단자로 전원을 공급할 수 있도록 구성된 전원 공급 경로; 상기 전원 공급 경로 상에 구비되어, 상기 전원 공급 경로를 전기적으로 온오프시킬 수 있도록 구성된 스위칭부; 상기 자동차에 대한 상기 배터리 팩의 장착 여부를 인식할 수 있도록 구성된 장착 인식부; 및 상기 장착 인식부로부터 상기 자동차에 대한 상기 배터리 팩의 장착이 인식되었다는 신호를 수신하는 경우, 상기 스위칭부를 제어하여 상기 배터리 셀로부터 상기 차량 제어 유닛으로 전원이 공급될 수 있도록 구성된 프로세서를 포함한다.
여기서, 상기 프로세서는, 상기 차량 제어 유닛과 통신 가능하게 구성되고, 상기 차량 제어 유닛으로부터 사용자의 시동 요청 신호를 수신하는 경우, 상기 차량 제어 유닛으로 응답 신호를 송신하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 전원 공급 단자는, 상기 차량 제어 유닛의 접속 단자에 접속될 수 있도록 구성된 제어 전원 단자 및 상기 모터의 접속 단자에 접속될 수 있도록 구성된 구동 전원 단자를 구비하고, 상기 전원 공급 경로는, 상기 배터리 셀과 상기 제어 전원 단자 사이에 연결되어 상기 차량 제어 유닛으로 작동 전원을 공급할 수 있도록 구성된 제어 전원 경로 및 상기 배터리 셀과 상기 구동 전원 단자 사이에 연결되어 상기 모터로 구동 전원을 공급할 수 있도록 구성된 구동 전원 경로를 구비할 수 있다.
또한, 상기 스위칭부는, 상기 제어 전원 경로 상에 구비되어 상기 작동 전원의 공급 여부를 스위칭하는 제어 스위칭부 및 상기 구동 전원 경로 상에 구비되어 상기 구동 전원의 공급 여부를 스위칭하는 구동 스위칭부를 구비할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는, 상기 장착 인식부에 의해 상기 배터리 팩의 장착이 인식된 경우, 상기 제어 스위칭부를 턴온시켜 상기 배터리 셀로부터 상기 차량 제어 유닛으로 작동 전원이 공급될 수 있도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 프로세서는, 상기 차량 제어 유닛으로부터 사용자의 시동 요청 신호를 수신하는 경우, 상기 구동 스위칭부를 턴온시켜 상기 배터리 셀로부터 상기 모터로 구동 전원이 공급될 수 있도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 자동차에 상기 차량 제어 유닛으로 전원을 공급하기 위한 보조 배터리가 구비된 경우, 상기 프로세서는, 상기 스위칭부를 제어하여 상기 배터리 셀로부터 상기 보조 배터리로 전원이 공급될 수 있도록 함으로써, 상기 차량 제어 유닛으로 전원이 간접적으로 공급될 수 있도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 장착 인식부는, 상기 배터리 팩이 상기 자동차의 지정된 위치에 안착된 경우 물리적으로 변형 가능하게 구성되어 배터리 팩의 장착 여부를 인식할 수 있도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 장착 인식부는, GPS 모듈을 구비하여 배터리 팩의 장착 여부를 인식할 수 있도록 구성될 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 팩을 포함한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 자동차에 탈착 가능하도록 구성된 배터리 팩에 대하여, 배터리 팩 스스로 자동차에 장착되었는지 여부를 파악할 수 있다.
따라서, 자동차 측의 제어 유닛으로부터 별도의 신호를 받지 않더라도 배터리 팩으로부터 자동차로, 특히 자동차의 제어 유닛으로 전원이 원활하게 공급되도록 할 수 있다. 그러므로, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 배터리 팩을 자동차에 장착 시, 배터리 팩과 차량 제어 유닛 사이에 통신이 원활하게 이루어지도록 구성될 수 있다.
더욱이, 자동차 측에 차량 제어 유닛으로 전원을 공급하기 위한 보조 배터리가 구비된 경우, 보조 배터리가 방전된 상태라 하더라도, 배터리 팩의 장착으로 인해 차량 제어 유닛 또는 보조 배터리로 동작 전원이 자동으로 공급될 수 있다. 그리고, 이로 인해, 차량 제어 유닛과 배터리 팩 사이의 통신이 정상적으로 이루어질 수 있다. 따라서, 자동차의 보조 배터리가 방전되었다 하더라도, 사용자는 자동차에 대하여 정상적으로 시동을 걸어 운행할 수 있다.
그러므로, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 보조 배터리의 방전으로 인해 자동차의 시동을 걸지 못해 운전자에게 불측의 손해를 입히는 문제가 예방될 수 있다.
더욱이, 본 발명의 이러한 측면은, 공유형 e-모빌리티 사업 등에 보다 효과적으로 적용될 수 있다. 즉, 공유형 자동차 서비스를 이용하는 운전자나 이러한 서비스를 제공하는 사업자의 경우, 보조 배터리 등의 방전 여부를 확인하지 않더라도, 배터리 팩을 자동차에 탑재시키기만 하면, 보조 배터리가 충전되거나 차량 제어 유닛으로 동작 전원이 공급될 수 있으므로, 자동차의 시동이 정상적으로 걸릴 수 있다. 따라서, 공유형 자동차 서비스를 이용하는 운전자의 원활한 서비스 이용이 가능해지고, 해당 서비스를 제공하는 사업자의 관리 유지 비용 등이 절감될 수 있다.
이외에도 본 발명에 따른 여러 실시 구성의 효과가 달성될 수 있으며, 일부 다른 효과들에 대해서는 각 실시예에서 후술하도록 한다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 기능적 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩과 자동차의 연결 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩과 자동차의 회로적 연결 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩과 자동차의 회로적 연결 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩과 자동차의 회로적 연결 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩과 자동차의 회로적 연결 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 장착 인식부의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은, 배터리 팩이 자동차에 장착된 상태에서 도 7의 장착 인식부의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 9는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 장착 인식부의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)의 기능적 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)과 자동차(10)의 연결 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
본 발명에 따른 배터리 팩(100)은, 자동차(10)에 탈착 가능하게 구성될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 배터리 팩(100)은, 자동차(10)에 장착될 수도 있고, 자동차(10)로부터 분리될 수도 있다. 더욱이, 본 발명에 따른 배터리 팩(100)은, 동일 종류의 자동차(10) 또는 서로 다른 종류의 자동차(10)에 대하여 자유롭게 장착 또는 분리할 수 있도록 구성된 교환식 배터리 팩(100) 형태로 구성될 수 있다. 이를 위해, 본 발명에 따른 배터리 팩(100)은, 자동차(10)와 전기적으로 결합되는 것은 물론이고, 전기적인 결합 상태를 유지하기 위해 자동차(10)의 일부분에서 기계적으로 결합 가능하게 구성될 수 있다. 다만, 본 발명은 이러한 배터리 팩(100)과 자동차(10)의 기계적 및/또는 전기적 결합 구성에 대하여 구체적으로 제한되지 않으며, 본 발명의 출원 시점에 의해 공지된 다양한 전기적 및/또는 기계적 결합 구성이 본 발명에 채용될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 배터리 팩(100)이 장착되는 자동차(10)는 모터(12)를 구비하여 모터(12)에 의해 구동되는 자동차(10), 다시 말해 모터(12)에 의해 움직이는 전기 자동차일 수 있다. 여기서, 전기 자동차는, 순수 전기 자동차는 물론이고, 모터(12)와 함께 엔진이 구비된 하이브리드 자동차 및 이륜 자동차 등을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 팩(100)이 장착되는 자동차(10)는 차량 제어 유닛(11)을 구비할 수 있다. 여기서, 차량 제어 유닛(11)은, VCU(Vehicle Control Unit)와 같은 용어로 표현될 수 있으며, 자동차(10)의 주행 등을 제어하기 위해 자동차(10)에 마련된 제어 장치를 의미할 수 있다. 이러한 차량 제어 유닛(11)에 대해서는 본 발명의 출원 시점에 이미 공지된 기술이므로, 이에 대한 구체적인 설명을 생략한다.
본 발명에 따른 배터리 팩(100)은, 이러한 자동차(10)에 대하여 전원을 공급하도록 구성될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 배터리 팩(100)은, 자동차(10)의 모터(12) 및 차량 제어 유닛(11)으로 전원을 공급할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 팩(100)은, 배터리 셀(110), 전원 공급 단자(120), 전원 공급 경로(130), 스위칭부(140), 장착 인식부(150) 및 프로세서(160)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀(110)은, 하나 이상의 이차 전지를 구비할 수 있다. 그리고, 이차 전지는, 전극 조립체, 전해액 및 외장재를 구비할 수 있다. 여기서, 전극 조립체는, 전극과 분리막의 조립체로서, 하나 이상의 양극판 및 하나 이상의 음극판이 분리막을 사이에 두고 배치된 형태로 구성될 수 있다. 또한, 전극 조립체의 각 전극판에는 전극 탭이 구비되어 전극 리드와 연결될 수 있다. 이러한 이차 전지에는 외장재가 알루미늄 파우치 시트 형태로 구성된 파우치형 이차 전지 및/또는 외장재가 금속 캔 형태로 구성된 캔형 이차 전지가 포함될 수 있다. 더욱이, 본 발명에 따른 배터리 팩(100)은, 자동차(10)에 장착되어 자동차(10)로 구동 전원을 공급하기 위해, 고출력 및/또는 고용량을 필요로 하므로, 다수의 이차 전지가 직렬 및/또는 병렬로 연결된 형태의 배터리 셀(110)을 포함할 수 있다. 그리고, 이러한 배터리 셀(110)은 충전 및 방전의 반복적인 수행을 통해 구동용 에너지를 저장 및 방출할 수 있다. 본 발명은 이러한 배터리 셀(110), 특히 이차 전지의 구체적인 형태나 구성 등에 의해 한정되지 않으며, 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 이차 전지나 배터리 셀(110)이 본 발명에 채용될 수 있다.
상기 전원 공급 단자(120)는, 자동차(10)에 구비된 접속 단자(13)에 접속 가능하게 구성될 수 있다. 여기서, 자동차(10)의 접속 단자(13)는, 배터리 팩(100)과 접속되기 위해 자동차(10)의 적어도 일측에 마련된 단자로서, 콘센트나 플러그 형태 등으로 구성될 수 있다. 특히, 자동차(10)의 접속 단자(13)는, 차량 제어 유닛(11) 및 모터(12)와 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 자동차(10)에서 접속 단자(13)는, 차량 제어 유닛(11) 및 모터(12)와 각각 연결되도록 구성될 수 있다. 따라서, 자동차(10)의 접속 단자(13)로 공급된 전원은 차량 제어 유닛(11) 및 모터(12)로 공급될 수 있다. 상기 전원 공급 단자(120)는, 이러한 자동차(10) 측의 접속 단자(13)에 접속될 수 있도록 구성된 배터리 팩(100) 측의 단자로서, 자동차(10)의 접속 단자(13)에 대응되는 형태, 이를테면 콘센트나 플러그 형태 등으로 구성될 수 있다.
상기 전원 공급 경로(130)는, 전원 공급 단자(120)와 배터리 셀(110) 사이에 위치하도록 배치될 수 있다. 그리고, 상기 전원 공급 경로(130)는, 배터리 셀(110)로부터 전원 공급 단자(120)로 전원을 공급할 수 있도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 전원 공급 경로(130)는, 배터리 셀(110)로부터 전원 공급 단자(120)로 전원이 공급되는 경로를 제공할 수 있다. 이러한 전원 공급 경로(130)는, 전기 전도성 재질을 포함하는 와이어나 금속 플레이트, 도체 인쇄 형태 등, 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 전원 공급 타입이 채용될 수 있다.
상기 스위칭부(140)는, 전원 공급 경로(130) 상에 구비될 수 있다. 그리고, 상기 스위칭부(140)는 개폐 가능하도록 구성되어, 전원 공급 경로(130)를 전기적으로 온오프시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 스위칭부(140)가 턴온되는 경우 상기 전원 공급 경로(130)가 연결되어 배터리 셀(110)로부터 전원 공급 단자(120)로 전원이 공급될 수 있다. 반면, 상기 스위칭부(140)가 턴오프되는 경우 상기 전원 공급 경로(130)는 단절되어 배터리 셀(110)로부터 전원 공급 단자(120)로 전원이 공급되지 않을 수 있다. 상기 스위칭부(140)로는, 본원 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 스위칭 소자가 채용될 수 있다. 예를 들어, 상기 스위칭부(140)는, 전계효과 트랜지스터(MOSFET; Metal Oxide Semiconductor Field Effect transistor) 등으로 구현될 수 있다.
상기 장착 인식부(150)는, 자동차(10)에 대한 배터리 팩(100)의 장착 여부를 인식하도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 장착 인식부(150)는, 배터리 팩(100)이 자동차(10)에 제대로 장착되었는지 여부를 인식하도록 구성될 수 있다. 특히, 자동차(10)에는 배터리 팩(100)이 장착되기 위한 위치로서 장착부가 구비되어 있고, 상기 장착 인식부(150)는 이러한 장착부에 배터리 팩(100)이 정확하게 안착된 경우 배터리 팩(100)이 자동차(10)에 장착되었다고 인식할 수 있다. 그리고, 장착 인식부(150)는 배터리 팩(100)이 자동차(10)에 제대로 장착되었다고 인식한 경우, 해당 정보를 다른 구성요소, 특히 프로세서(160)로 전송하도록 구성될 수 있다.
상기 프로세서(160)는, 장착 인식부(150)와 유선 및/또는 무선 통신 방식으로 연결되어 장착 인식부(150)로부터 자동차(10)에 대한 배터리 팩(100)의 장착이 인식되었다는 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 그리고, 이와 같은 신호, 즉 배터리 팩(100)이 자동차(10)의 소정 위치에 제대로 장착되었다는 정보를 수신한 경우, 상기 프로세서(160)는, 스위칭부(140)를 제어하여 배터리 셀(110)로부터 차량 제어 유닛(11)으로 전원이 공급되도록 구성될 수 있다. 즉, 장착 인식부(150)가 배터리 팩(100)의 장착을 인식한 경우, 프로세서(160)는 스위칭부(140)를 턴오프 상태에서 턴온 상태로 변환시켜, 전원 공급 경로(130)로 전원이 공급되도록 할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 배터리 팩(100)이 자동차(10)에 장착되었음을 배터리 팩(100) 스스로 인식하여 자동차(10)의 차량 제어 유닛(11)으로 전원이 공급되도록 할 수 있다. 따라서, 차량 제어 유닛(11) 등, 배터리 팩(100) 외부의 다른 장치로부터 별도의 신호를 수신하지 않더라도, 차량 제어 유닛(11)으로 전원이 공급되도록 할 수 있다.
특히, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 자동차(10) 측에 차량 제어 유닛(11)으로 동작 전원을 공급하기 위한 보조 배터리를 별도로 구비시킬 필요가 없다. 뿐만 아니라, 상기 실시 구성에 의하면, 자동차(10)에 보조 배터리가 구비되어 이러한 보조 배터리로부터 차량 제어 유닛(11)이 동작되게 구성된 경우에는, 보조 배터리가 만방전된 상태라 하더라도, 차량 제어 유닛(11)으로 동작 전원이 공급되어, 차량 제어 유닛(11)의 정상적인 동작이 가능할 수 있게 된다. 그러므로, 배터리 팩(100)이 자동차(10)에 장착된 상태에서 운전자가 자동차(10)의 시동을 건 경우, 보조 배터리가 만방전된 상태라 하더라도, 배터리 팩(100) 측으로부터 공급된 전원에 의해 차량 제어 유닛(11)이 정상적으로 동작하여 자동차(10)의 주행이 가능해질 수 있다.
상기 프로세서(160)는, 본 발명에서 수행되는 다양한 제어 로직들을 실행하기 위해 당업계에 알려진 것으로서, 중앙 처리 장치(CPU), ASIC(application-specific integrated circuit), 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀, 데이터 처리 장치 등을 선택적으로 포함하거나 이들 용어로 표현될 수 있다. 또한, 제어 로직이 소프트웨어로 구현될 때, 상기 프로세서(160)는 프로그램 모듈의 집합으로 구현될 수 있다. 이때, 프로그램 모듈은 메모리에 저장되고, 프로세서(160)에 의해 실행될 수 있다. 상기 메모리는 프로세서(160)의 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(160)와 연결될 수 있다. 더욱이, 배터리 팩(100)에는 MCU(Micro Controller Unit) 내지 BMS(Battery Management System)와 같은 용어로 지칭되는 제어 장치가 포함되는 경우가 많다. 상기 프로세서(160)는, 이러한 일반적인 배터리 팩(100)에 구비된 MCU나 BMS 등의 구성요소에 의해 구현될 수도 있다.
또한, 상기 프로세서(160)는, 차량 제어 유닛(11)과 통신 가능하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 프로세서(160)는, 차량 제어 유닛(11)과 유선 통신 및/또는 무선 통신을 통해 상호 연결되어, 차량 제어 유닛(11)과 신호를 송수신하도록 구성될 수 있다. 그리고, 차량 제어 유닛(11)과의 통신을 위해, 프로세서(160)는, 유선 통신용 접속 커넥터나 케이블 및/또는 무선 통신용 안테나 등을 구비할 수 있다. 또한, 이와 같은 프로세서(160)와 차량 제어 유닛(11) 사이의 통신 방식으로 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 통신 기술이 채용될 수 있음은 물론이다.
한편, 프로세서(160)와 차량 제어 유닛(11) 사이의 통신 연결을 통해, 사용자의 시동 요청 신호에 따른 모터(12)로의 전원 공급이 수행될 수 있는데, 이에 대해서는, 도 3을 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)과 자동차(10)의 회로적 연결 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다. 본 실시예에 대하여, 앞선 실시예와 차이점이 있는 부분을 위주로 설명하며, 앞서 설명한 내용과 동일 또는 유사한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
도 3을 참조하면, 차량 제어 유닛(VCU)(11)과 모터(12)는 공통의 접속 단자(13)를 통해 외부 장치, 이를테면 배터리 팩(100)으로부터 전원이 공급되도록 구성될 수 있다. 그리고, 공통의 접속 단자(13)로부터 모터(12)로 전원이 공급되는 경로 상에는 모터(12)로의 전원 공급 경로(130)를 개폐시키기 위한 모터 스위치(14)가 구비될 수 있다.
그리고, 이러한 자동차(10) 측 구성에 대응하여, 배터리 팩(100)은 공통의 전원 공급 단자(120) 및 공통의 전원 공급 경로(130)를 통해 차량 제어 유닛(11) 및 모터(12)로 각각 전원이 공급되도록 구성될 수 있다. 즉, 도 3의 실시 형태에서, 배터리 팩(100)은 공통의 전원 공급 경로(130) 및 공통의 전원 공급 단자(120)를 통해, 차량 제어 유닛(11)으로 전원이 공급되도록 하거나 모터(12)로 전원이 공급되도록 할 수 있다.
이와 같은 구성에서, 배터리 팩(100)이 자동차(10)에 장착되었음을 인식한 경우, 장착 인식부(150)는, 화살표 a1으로 표시된 바와 같이, 배터리 팩(100)의 장착 인식 정보를 프로세서(160)로 전송할 수 있다. 그러면, 프로세서(160)는, 화살표 a2로 표시된 바와 같이, 스위칭부(140)로 턴온 신호를 전송할 수 있다. 그러면, 배터리 팩(100)의 전원 공급 경로(130)가 연결되어 배터리 셀(110)로부터 전원 공급 단자(120) 및 자동차(10)의 접속 단자(13)를 경유하여 차량 제어 유닛(11)으로 전원이 공급될 수 있다. 이때, 자동차(10)의 모터 스위치(14)는 턴오프 상태로 유지될 수 있다. 그러면, 전원을 공급받은 차량 제어 유닛(11)이 동작 가능한 상태가 된다.
그리고, 사용자가 자동차(10)의 시동을 걸게 되면, 차량 제어 유닛(11)이 이를 인식하고, 화살표 a3로 표시된 바와 같이, 프로세서(160)로 사용자가 시동을 걸었음을 나타내는 시동 요청 신호를 전송할 수 있다. 이 경우, 프로세서(160)는, 화살표 a4로 표시된 바와 같이, 시동 요청 신호를 잘 수신하였다는 응답 신호를 차량 제어 유닛(11)으로 송신할 수 있다. 그러면, 차량 제어 유닛(11)은, 자동차(10)에서 접속 단자(13)와 모터(12) 사이의 전원 경로에 구비된 모터 스위치(14)를 턴오프 상태에서 턴온 상태로 변환시키기 위한 제어 신호를, 화살표 a5로 표시된 바와 같이, 전송할 수 있다. 그리고, 이와 같은 모터 스위치(14)의 턴온에 의해, 배터리 팩(100)으로부터 모터(12)로 전원이 공급되어 자동차(10)가 운행할 수 있게 된다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 배터리 팩(100)이 자동차(10)에 장착된 경우, 배터리 팩(100)으로부터 차량 제어 유닛(11)으로 전원이 직접 공급될 수 있다. 따라서, 이 경우, 자동차(10) 측에 차량 제어 유닛(11)으로 전원을 공급하기 위한 보조 배터리가 별도로 구비되지 않을 수 있다. 따라서, 보조 배터리의 방전으로 인해 자동차(10)의 시동이 걸리지 않는 문제 등이 예방될 수 있다.
또한, 본 발명의 상기 실시 구성에 의하면, 배터리 팩(100)에 차량 제어 유닛(11)과 모터(12)로 전원을 공급하기 위한 단자나 경로가 별도로 분리되어 존재하지 않고 공통된 형태로 존재할 수 있다. 따라서, 이 경우, 배터리 팩(100)의 구성이 간소화되고, 제조 비용이나 제조 시간이 절감되어, 배터리 팩(100)의 생산성이 향상되고 배터리 팩(100)의 유지 및 수리가 용이해질 수 있다.
뿐만 아니라, 상기 실시 구성에 의하면, 배터리 팩(100)이 자동차(10)에 장착된 상태에서만 전원 공급 경로(130)에 전류가 흐를 수 있다. 따라서, 배터리 팩(100)이 자동차(10)에 장착되지 않은 상태에서는, 운전자나 사용자의 감전 위험성이 감소될 수 있다. 더욱이, 공유형 e-모빌리티 서비스 등을 이용하는 사용자의 경우, 자동차(10)에 장착하기 위해 배터리 팩(100)을 직접 들고 이동하여야 하는 경우가 발생할 수 있는데, 이 과정에서 배터리 팩(100)의 전원 공급 단자(120) 등에 사용자가 접촉하여 감전되는 문제가 예방될 수 있다.
한편, 상기와 같은 실시 구성에서, 프로세서(160)는, 스위칭부(140)를 턴온시킨 후, 소정 시간 이내에 차량 제어 유닛(11)으로부터 안정적으로 동작된다는 동작 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 그리고, 프로세서(160)는, 이러한 동작 신호의 수신 여부에 따라, 배터리 팩(100)이 자동차(10)에 안정적으로 장착 및 접속되었는지 여부를 판단하도록 구성될 수 있다. 만일, 프로세서(160)가 스위칭부(140)를 턴온시키고 미리 정해진 시간이 경과하였음에도 차량 제어 유닛(11)으로부터 동작 신호를 수신하지 못하는 경우, 프로세서(160)는 스위칭부(140)를 턴오프시킬 수 있다. 또한, 이 경우, 프로세서(160)는 장착 인식부(150)로 하여금 장착 인식 여부를 다시 확인하라는 신호를 송신할 수 있다. 그리고, 장착 인식부(150)에 의해 장착 인식 신호가 다시 수신되면, 프로세서(160)는 스위칭부(140)를 다시 턴온시키고, 차량 제어 유닛(11)의 동작이 가능하도록 할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 장착 인식부(150)의 오류 등으로 인해 배터리 팩(100)이 자동차(10)에 장착되지 않았음에도 배터리 팩(100)의 전원 공급 경로(130)가 턴온 상태로 계속해서 유지되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 배터리 팩(100)의 안전성이 보다 향상될 수 있다.
또한, 상기 프로세서(160)는, 배터리 팩(100)에 대하여 충전이 이루어지고 있는지 여부를 확인하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 프로세서(160)는, 배터리 팩(100)에 충전기가 연결된 상태인지 또는 연결 해제된 상태인지 등을 파악 가능하도록 구성될 수 있다. 그리고, 프로세서(160)는, 배터리 팩(100)이 충전기로부터 연결 해제된 상태인 경우에만, 장착 인식부(150)의 동작이 가능하도록 구성될 수 있다. 또는, 상기 프로세서(160)는, 배터리 팩(100)이 충전기로부터 연결 해제된 상태인 경우에만, 스위칭부(140)의 턴온이 이루어지도록 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 장착 인식부(150)의 불필요한 동작을 방지하여, 장착 인식부(150)에 의한 자원 소모를 방지할 수 있다. 또한, 상기 실시 구성에 의하면, 배터리 팩(100)이 충전기로부터 연결이 유지된 상태에서는, 스위칭부(140)가 턴오프 상태로 유지되도록 함으로써, 배터리 셀(110)의 충전 동작이 안정적으로 이루어지도록 하는 한편, 배터리 셀(110)의 안전성이 향상되도록 할 수 있다.
도 4는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩(100)과 자동차(10)의 회로적 연결 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다. 본 실시예에 대해서도 앞선 실시예와 차이점이 있는 부분을 위주로 설명한다.
도 4를 참조하면, 자동차(10) 측에서, 차량 제어 유닛(VCU)(11)과 모터(12)는 각각 서로 다른 접속 단자(13A, 13B)를 갖도록 구성될 수 있다. 또한, 차량 제어 유닛(11)과 모터(12)의 각 접속 단자(13A, 13B)는 각각 서로 다른 공급 경로를 통해 차량 제어 유닛(11)과 모터(12)로 전원이 공급되도록 구성될 수 있다.
이러한 자동차(10) 측 구성에 대응하여, 배터리 팩(100)은 전원 공급 단자(120)와 전원 공급 경로(130)를 각각 차량 제어 유닛(11)에 대응하는 구성요소와 모터(12)에 대응하는 구성요소가 별개로 구비되도록 구성될 수 있다.
특히, 상기 전원 공급 단자(120)는, 제어 전원 단자(121) 및 구동 전원 단자(122)를 구비할 수 있다. 여기서, 제어 전원 단자(121)는, 차량 제어 유닛(11)의 접속 단자(13A)에 접속 가능하도록 구성될 수 있다. 그리고, 구동 전원 단자(122)는, 모터(12)의 접속 단자(13B)에 접속 가능하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제어 전원 단자(121)와 구동 전원 단자(122)는 각각, 차량 제어 유닛(11)의 접속 단자(13A)와 모터(12)의 접속 단자(13B)에 대응되는 형태 및 사양으로 구성될 수 있다.
또한, 상기 전원 공급 경로(130)는, 제어 전원 경로(131) 및 구동 전원 경로(132)를 구비할 수 있다. 여기서, 제어 전원 경로(131)는, 배터리 셀(110)과 제어 전원 단자(121) 사이에 연결되어 차량 제어 유닛(11)으로 작동 전원을 공급할 수 있도록 구성된 경로라 할 수 있다. 따라서, 차량 제어 유닛(11)은, 배터리 셀(110)로부터 제어 전원 경로(131), 제어 전원 단자(121) 및 접속 단자(13A)를 경유하여 작동 전원을 공급받을 수 있다. 그리고, 구동 전원 경로(132)는, 배터리 셀(110)과 구동 전원 단자(122) 사이에 연결되어 모터(12)로 구동 전원을 공급할 수 있도록 구성된 경로라 할 수 있다. 따라서, 모터(12)는, 배터리 셀(110)로부터 구동 전원 경로(132), 구동 전원 단자(122) 및 접속 단자(13B)를 경유하여 구동 전원을 공급받을 수 있다.
이와 같은 구성에서, 상기 스위칭부(140)는, 제어 스위칭부(141)와 구동 스위칭부(142)를 구비할 수 있다. 여기서, 제어 스위칭부(141)는, 제어 전원 경로(131) 상에 구비되어 작동 전원의 공급 여부를 스위칭하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제어 스위칭부(141)가 턴온되는 경우, 제어 전원 경로(131)가 연결 상태로 유지되어, 작동 전원이 배터리 셀(110)로부터 차량 제어 유닛(11)으로 공급될 수 있다. 그리고, 구동 스위칭부(142)는, 구동 전원 경로(132) 상에 구비되어 구동 전원의 공급 여부를 스위칭하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 구동 스위칭부(142)가 턴온되는 경우, 구동 전원 경로(132)가 연결 상태로 유지되어, 구동 전원이 배터리 셀(110)로부터 모터(12)로 공급될 수 있다. 이때, 이러한 제어 스위칭부(141)와 구동 스위칭부(142)는, 프로세서(160)의 제어 하에 턴온 또는 턴오프될 수 있다.
특히, 상기 프로세서(160)는, 장착 인식부(150)에 의해 배터리 팩(100)의 장착이 인식된 경우, 제어 스위칭부(141)를 턴온시켜, 배터리 셀(110)로부터 제어 유닛으로 작동 전원이 공급될 수 있도록 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 배터리 팩(100)이 자동차(10)에 장착되면, 화살표 b1으로 표시된 바와 같이, 장착 인식부(150)로부터 프로세서(160)로 배터리 팩(100)의 장착이 인식되었다는 신호가 수신될 수 있다. 그러면, 상기 프로세서(160)는, 화살표 b2로 표시된 바와 같이, 제어 스위칭부(141)에 대하여 턴오프 상태에서 턴온 상태로 변환시키기 위한 제어 신호를 송신할 수 있다. 그리고, 제어 스위칭부(141)가 턴온되면, 배터리 셀(110)로부터 제어 전원 경로(131), 제어 전원 단자(121) 및 차량 제어 유닛 접속 단자(13A)를 통해 차량 제어 유닛(11)으로 작동 전원이 공급될 수 있다. 그러면, 차량 제어 유닛(11)이 작동 가능한 상태가 될 수 있다.
여기서, 상기 프로세서(160)는, 차량 제어 유닛(11)으로부터 사용자의 시동 요청 신호를 수신하는 경우, 구동 스위칭부(142)를 턴온시켜 배터리 셀(110)로부터 모터(12)로 구동 전원이 공급되도록 구성될 수 있다.
보다 구체적으로, 운전자가 시동을 거는 경우, 화살표 b3로 표시된 바와 같이, 시동 요청 신호가 차량 제어 유닛(11)으로부터 프로세서(160)로 전송될 수 있다. 그리고, 시동 요청 신호를 수신한 프로세서(160)는, 화살표 b4로 표시된 바와 같이, 구동 스위칭부(142)를 턴오프 상태에서 턴온 상태로 변환시키기 위한 제어 신호를 송신할 수 있다. 그리고, 구동 스위칭부(142)가 턴온되면, 배터리 셀(110)로부터 구동 전원 경로(132), 구동 전원 단자(122) 및 모터 접속 단자(13B)를 경유하여 모터(12)로 구동 전원이 공급될 수 있다. 그러면, 모터(12)가 구동되어, 자동차(10)가 운행 가능하게 될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 자동차(10) 측의 차량 제어 유닛(11) 및/또는 모터(12)와 접속 단자(13A, 13B) 사이에 별도의 스위치가 구비되지 않을 수 있다. 즉, 상기 실시 구성에 의하면, 자동차(10) 측의 차량 제어 유닛(11) 등에 의해 별도로 스위치가 제어될 필요 없이, 배터리 팩(100) 측에서 자체적으로 스위치 제어를 통해 차량 제어 유닛(11) 및/또는 모터(12)로 전원이 선택적으로 공급되도록 할 수 있다. 따라서, 자동차(10) 측의 전원 경로에 스위치가 구비되었는지 여부에 관계 없이, 배터리 팩(100) 측에서 작동 전원 내지 구동 전원의 공급 여부를 결정하기 때문에, 배터리 팩(100)의 호환성이 보다 좋아질 수 있다.
또한, 상기 실시 구성에 의하면, 앞선 도 3의 실시 구성과 마찬가지로, 자동차(10) 측에 차량 제어 유닛(11)으로 작동 전원을 공급하기 위한 보조 배터리 등이 별도로 마련될 필요가 없다. 따라서, 보조 배터리의 방전에 따른 자동차(10)의 시동 불능 등의 문제가 예방될 수 있다.
뿐만 아니라, 상기 실시 구성에 의하면, 모터(12)로 구동 전원이 공급되는 과정에서 차량 제어 유닛(11)에 의한 스위치의 제어가 필요없게 되어, 차량 제어 유닛(11)의 부하 및 제반 구성요소의 개수가 감소될 수 있다.
한편, 장착 인식부(150)는 배터리 팩(100)이 자동차(10)의 소정 장착 위치에서 이탈한 경우, 스위칭부(140)를 턴오프시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 배터리 팩(100)이 자동차(10)에서 분리된 경우, 장착 인식부(150)는 이러한 배터리 팩(100)의 분리를 인식하도록 구성될 수 있으며, 배터리 팩(100)이 분리되었다는 정보를 프로세서(160)로 전송할 수 있다. 그러면, 이와 같은 분리 정보를 수신한 프로세서(160)는, 도 3의 스위칭부(140) 내지 도 4의 제어 스위칭부(141) 및/또는 구동 스위칭부(142)를 턴오프시키도록 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 배터리 팩(100)이 분리되어 전원 공급 단자(120) 등에 운전자 등 사용자가 접촉할 가능성이 높아지는 상황에서, 전원 공급 경로(130)로 전류가 흐르지 않도록 함으로써, 사용자의 감전 위험을 제거하여 배터리 팩(100)의 안전성이 향상되도록 할 수 있다.
더욱이, 도 4의 실시 구성에서, 상기 프로세서(160)는, 장착 인식부(150)에 의해 자동차(10)에 대한 배터리 팩(100)의 이탈, 즉 분리가 감지된 경우, 구동 스위칭부(142)는 곧바로 턴오프시키는 반면, 제어 스위칭부(141)는 곧바로 턴오프시키지 않도록 구성될 수 있다.
구동 전원 단자(122)의 경우, 제어 전원 단자(121)에 비해 상대적으로 고전압의 전원이 공급될 수 있는데, 배터리 팩(100)의 이탈이 감지된 경우, 구동 전원 단자(122)의 전원 경로를 폐쇄하여 해당 단자에 대한 감전 위험성을 제거할 수 있다. 반면, 제어 전원 경로(131)에 의해서는 소정 시간 동안, 또는 차량 제어 유닛(11)으로부터 대응 신호가 수신될 때까지 전원이 공급되도록 함으로써, 배터리 팩(100)으로부터 모터(12)로 전원이 공급되지 않은 상황에서도 일정 시간 동안 차량 제어 유닛(11)이 동작하도록 할 수 있다. 따라서, 모터(12)가 구동되지 않는 시점에서도 차량 제어 유닛(11)과 프로세서(160) 사이에는 적어도 일정 시간 동안 통신이 이루어질 수 있다.
한편, 도 4의 실시 구성에서, 프로세서(160)가 구동 스위칭부(142)로 턴온 신호를 전송하는 구성은, 차량 제어 유닛(11)의 제어에 의해 수행될 수도 있다. 예를 들어, 사용자의 시동 인식 시, 차량 제어 유닛(11)은 프로세서(160)로 통신을 시도하게 되고(화살표 b3), 프로세서(160)는 이에 응답하는 신호를 차량 제어 유닛(11)으로 전송할 수 있다. 그러면, 차량 제어 유닛(11)은, 프로세서(160)에 대하여 구동 스위칭부(142)의 턴온 제어를 요청할 수 있다. 그리고, 이러한 차량 제어 유닛(11)의 요청을 수신한 프로세서(160)는 구동 스위칭부(142)를 턴온시켜(화살표 b4), 모터(12)로 구동 전원이 공급되도록 할 수 있다.
도 5는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩(100)과 자동차(10)의 회로적 연결 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다. 본 실시예에 대해서도, 앞선 실시예들과 차이점이 있는 부분을 위주로 설명한다.
도 5를 참조하면, 대체적으로 도 3의 실시 구성과 유사하되, 자동차(10)에 차량 제어 유닛(11)으로 전원을 공급하기 위한 보조 배터리(15)가 구비되어 있다. 여기서, 보조 배터리(15)는, 차량 제어 유닛(11)으로 전원을 공급할 수 있는 형태로 구비되되, 공통의 접속 단자(13)와 차량 제어 유닛(11) 사이에 위치할 수 있다. 즉, 보조 배터리(15)는, 접속 단자(13)로 공급된 전원에 의해 충전 가능하도록 구성될 수 있다. 그리고, 보조 배터리(15)는, 차량 제어 유닛(11)에 대하여 방전 가능하도록 구성되어, 차량 제어 유닛(11)으로 작동 전원을 공급할 수 있다. 또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 접속 단자(13)와 보조 배터리(15) 사이에는 DC/DC 컨버터(16)가 구비되어, 접속 단자(13)로 공급된 전원의 크기를 보조 배터리(15)의 충전이 가능한 수준으로 변환시키도록 구성될 수 있다.
이와 같은 구성을 갖는 자동차(10)에 탈착 가능하도록 구성된 배터리 팩(100)의 경우, 상기 프로세서(160)는, 스위칭부(140)를 제어하여 배터리 셀(110)로부터 보조 배터리(15)로 전원이 공급되도록 구성될 수 있다. 이 경우, 앞선 도 3 및 도 4의 실시예와 달리, 배터리 셀(110)로부터 차량 제어 유닛(11)으로 작동 전원이 직접적으로 공급되지 않고, 보조 배터리(15)를 거쳐 간접적으로 공급된다고 할 수 있다.
보다 구체적으로 살펴보면, 상기 도 5의 구성에서, 장착 인식부(150)가 배터리 팩(100)의 장착을 인식하였다는 신호를 전송하면(화살표 c1), 프로세서(160)는 턴온 신호를 스위칭부(140)로 전송할 수 있다(화살표 c2). 그러면, 배터리 팩(100)으로부터 공급된 전원이 DC/DC 컨버터(16)를 거쳐 보조 배터리(15)로 공급됨으로써, 보조 배터리(15)가 충전될 수 있다.
그리고, 보조 배터리(15)의 충전으로 인해, 보조 배터리(15)로부터 차량 제어 유닛(11)으로 작동 전원이 안정적으로 공급될 수 있게 된다. 따라서, 운전자에 의해 자동차(10)의 시동이 걸리는 경우, 차량 제어 유닛(11)은, 정상적으로 동작하여 배터리 팩(100)의 프로세서(160)와 안정적으로 통신할 수 있게 되고, 모터 스위치(14)를 턴온시킴으로써(화살표 c3), 모터(12)로 배터리 팩(100)의 구동 전원이 공급되도록 할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 보조 배터리(15)가 방전된 자동차(10)라 하더라도, 운전자가 배터리 팩(100)을 자동차(10)에 장착시키는 즉시, 자동차(10)의 보조 배터리(15)를 충전시킬 수 있게 된다. 따라서, 보조 배터리(15)에 의한 작동 전원이 차량 제어 유닛(11)으로 안정적으로 공급되어, 자동차(10)의 시동 및 정상적인 운행이 가능해질 수 있다.
도 6은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩(100)과 자동차(10)의 회로적 연결 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다. 본 실시예에 대해서도, 앞선 실시예들과 차이점이 있는 부분을 위주로 설명한다.
도 6을 참조하면, 대체적으로 도 4의 실시 구성과 유사하되, 도 5의 실시예에서와 마찬가지로, 차량 제어 유닛(11)으로 전원을 공급하기 위한 보조 배터리(15)가 구비되어 있다. 다만, 자동차(10) 측에는 도 5의 실시예와 달리, 모터 스위치(14)와 같은 스위치가 접속 단자(13B)와 모터(12) 사이의 경로에 구비되지 않을 수 있다.
이와 같은 구성을 갖는 자동차(10)에 탈착 가능하도록 구성된 배터리 팩(100)의 경우, 상기 프로세서(160)는, 장착 인식부(150)에 의해 배터리 팩(100)의 자동차(10) 장착이 인식된 경우, 제어 스위칭부(141)를 제어하여 보조 배터리(15)가 충전되도록 할 수 있다. 그리고, 이러한 보조 배터리(15)의 충전으로 인해, 차량 제어 유닛(11)이 정상적으로 동작할 수 있게 된다. 따라서, 운전자가 시동을 걸게 되면, 프로세서(160)에 시동 요청 신호를 전송하여, 프로세서(160)로 하여금 구동 스위칭부(142)가 턴온되도록 할 수 있다. 그러므로, 배터리 셀(110)로부터 모터(12)로 구동 전원이 공급될 수 있으며, 운전자의 제어에 따라 모터(12)가 구동될 수 있다.
한편, 도 6과 같이 보조 배터리(15)가 구비된 실시예에서, 프로세서(160)는, 차량 제어 유닛(11)으로부터 보조 배터리(15)의 충전 상태(SOC) 정보를 제공받을 수 있다. 그리고, 프로세서(160)는, 이러한 보조 배터리(15)의 충전 상태 정보를 바탕으로, 제어 스위칭부(141)의 턴오프를 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(160)가 구동 스위칭부(142)를 턴온시켜 모터(12)로 구동 전원이 공급되도록 한 상태에서, 차량 제어 유닛(11)으로부터 보조 배터리(15)의 충전 상태 정보를 제공받을 수 있다. 이때, 보조 배터리(15)의 충전 상태가 기준값 이상인 경우, 프로세서(160)는 제어 스위칭부(141)를 턴온 상태에서 턴오프 상태로 변경시킬 수 있다. 반면, 보조 배터리(15)의 충전 상태가 기준값 이하인 경우, 프로세서(160)는 제어 스위칭부(141)의 턴온 상태를 그대로 유지하도록 할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 보조 배터리(15)가 저충전 상태일 때에는 모터(12)가 구동되는 자동차(10)의 주행 상황에서도, 보조 배터리(15)가 계속적으로 충전되도록 할 수 있다. 따라서, 차량 제어 유닛(11)의 정상적인 동작 상태가 계속적으로 유지되도록 할 수 있고, 배터리 팩(100)이 분리된 후에도 자동차(10)의 보조 배터리(15)가 쉽게 방전되는 것을 방지할 수 있다.
상기 장착 인식부(150)는, 다양한 방식으로 배터리 팩(100)의 장착 여부를 인식하도록 구성될 수 있다.
일 실시 형태로, 장착 인식부(150)는, 자동차(10)의 지정된 위치에 배터리 팩(100)이 안착된 경우, 물리적으로 변형 가능하게 구성되어 배터리 팩(100)의 장착 여부를 인식하도록 구성될 수 있다. 이에 대해서는, 도 7 및 도 8을 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 장착 인식부(150)의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 8은 배터리 팩(100)이 자동차(10)에 장착된 상태에서 도 7의 장착 인식부(150)의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
먼저, 도 7을 참조하면, 배터리 팩(100)의 장착 인식부(150)는, 전기 전도성 재질로 구성되며 서로 분리된 상태로 소정 거리 이격된 형태의 2개의 연결편(151)을 구비할 수 있다. 그리고, 장착 인식부(150)는, 전압 인가 유닛(155)을 구비하여 이러한 2개의 연결편(151) 각각에 +단과 -단이 연결되어, 소정의 전압이 인가되도록 구성될 수 있다. 다만, 2개의 연결편(151)은 서로 소정 거리 이격되어 있으므로, 이들 사이에는 전류가 흐르지 않을 수 있다. 또한, 2개의 연결편(151)과 소정 거리 이격된 형태, 이를테면 도면에 도시된 바와 같이 하부 방향으로 소정 거리 이격된 형태로 접속편(152)이 구비될 수 있다. 이러한 접속편(152)은 전기 전도성 재질로 구성될 수 있다. 그리고, 접속편(152)은 이동커버(153)에 안착되며, 이동커버(153)는 팩 케이스(101)와 탄성체(154)를 통해 연결될 수 있다. 여기서, 탄성체(154)는 스프링 등의 형태로 구성될 수 있다.
특히, 배터리 팩(100)의 팩 케이스(101)에는 'g'로 표시된 바와 같이, 팩 체결부가 형성될 수 있다. 예를 들어, 팩 체결부(g)는 도면에 도시된 바와 같이 팩 케이스(101)의 일부에 구멍이 뚫린 형태로 형성될 수 있다. 그리고, 자동차(10)의 배터리 장착부에는 'p'로 표시된 바와 같이, 팩 체결부(g)에 대응하는 위치 및 대응하는 형태로 자동차(10) 체결부가 형성될 수 있다. 예를 들어, 도면에 도시된 바와 같이, 자동차 체결부(p)는, 홀 형태로 구성된 팩 체결부(g)에 삽입 가능하도록 돌기 형태로 형성될 수 있다.
더욱이, 이동커버(153)는, 자동차에 배터리 팩(100)이 장착되지 않은 상태에서는, 홀 형태의 팩 체결부(g)를 통해 배터리 팩(100) 내부가 외부로 노출되지 않도록, 팩 체결부(g)의 구멍을 커버하는 형태로 구성될 수 있다. 또한, 이동커버(153)는, 전기적으로 비전도성 재질, 이를테면 플라스틱 재질로 구성될 수 있다. 그리고, 배터리 팩(100)이 화살표 d로 표시된 바와 같이 자동차(10)에 안착되는 경우, 이동커버(153)는 이동 가능하게 구성되어, 장착된 접속편(152)이 2개의 연결편(151) 사이를 연결하도록 구성될 수 있다.
보다 구체적으로, 도 8을 참조하면, 배터리 팩(100)이 차체 등 자동차(10)의 장착부에 정위치로 장착되는 경우, 자동차 체결부(p)가 팩 체결부(g)에 삽입될 수 있다. 이때, 상부 방향으로 돌출된 돌기 형태로 구성된 자동차 체결부(p)는, 도면에서 화살표 e1으로 표시된 바와 같이, 이동커버(153)를 상부 방향으로 밀어 올리게 되고, 탄성체(154)는 늘어날 수 있게 된다. 그리고, 이러한 이동커버(153)의 이동으로, 이동커버(153)의 상부에 안착된 접속편(152) 역시, 상부 방향으로 이동하게 되어, 양단이 2개의 연결편(151)에 접촉될 수 있다. 이때, 2개의 연결편(151) 사이에는 전원 인가 유닛(155)에 의해 전원이 인가되고 있으므로, 화살표 e2로 표시된 바와 같이, 2개의 연결편(151) 사이에는 전류가 흐를 수 있게 된다. 여기서, 이러한 전류 경로에는 센서 저항(156)이 설치되어 있을 수 있으며, 감지 유닛(157)이 센서 저항(156) 양단의 전압을 감지하도록 구성될 수 있다. 따라서, 2개의 연결편 사이에 전류가 흐르는 경우, 감지 유닛(157)이 이러한 전류의 흐름을 감지하고, 배터리 팩(100)이 자동차(10)에 제대로 장착되었다는 정보를 프로세서(160)로 전송할 수 있다.
본 발명의 상기 실시 구성에 의하면, 간단한 구성만으로도 배터리 팩(100) 자체적으로 배터리 팩(100)이 자동차(10)에 제대로 장착되었음이 정확하게 인식될 수 있다. 또한, 배터리 팩(100)이 자동차(10)에 장착되지 않은 상태에서는, 배터리 팩(100)의 내부 공간이 노출되지 않을 수 있다. 그리고, 상기 실시 구성에 의하면, 배터리 팩(100)이 자동차(10)의 지정된 위치에 정확하게 안착된 경우에만 배터리 팩(100)의 장착이 인식됨으로써, 배터리가 잘못 안착된 경우에도 전원 공급 경로(130)가 연결되는 문제가 예방될 수 있다.
다른 실시 형태로, 장착 인식부(150)는, GPS 모듈과 같이 배터리 팩(100)의 위치를 인식할 수 있도록 구성된 위치 인식 모듈을 구비할 수 있다. 그리고, 장착 인식부(150)는 이러한 위치 인식 모듈을 통해 배터리 팩(100)의 장착 여부를 인식하도록 구성될 수 있다. 이에 대해서는, 도 9를 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 9는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 장착 인식부(150)의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 9를 참조하면, 배터리 팩(100)의 장착 인식부(150)는, GPS(Global Positioning System) 모듈(158)을 구비할 수 있다. 그리고, 장착 인식부(150)는, 이러한 GPS 모듈(158)을 통해 배터리 팩(100)의 위치를 파악할 수 있다. 그리고, 장착 인식부(150)는, 이와 같이 GPS 모듈(158)을 이용하여 파악된 배터리 팩(100)의 위치를 통해, 배터리 팩(100)이 자동차(10)에 장착되었는지 여부를 인식하도록 구성될 수 있다.
보다 구체적으로, 도 9에서 배터리 팩(100)이 F1 지점에 위치하는 경우, 장착 인식부(150)는, GPS 모듈(158)을 통해 파악된 위치를 기반으로, 배터리 팩(100)이 자동차(10)에 장착되지 않았다고 인식할 수 있다. 그러나, 도 9에서 화살표 f로 표시된 바와 같이 배터리 팩(100)이 이동하여, 도 9의 F2 지점에 배터리 팩(100)이 위치하는 경우, 장착 인식부(150)는 GPS 모듈(158)을 통해 이러한 F2 지점의 위치를 인식하여, 배터리 팩(100)이 자동차(10)에 장착되었다는 것을 인식할 수 있다.
이때, 자동차(10)의 위치에 관한 정보는 장착 인식부(150)에 미리 제공될 수 있다. 특히, 최근에는 많은 자동차에 GPS 모듈이 탑재되어, 자동차의 위치 파악이 가능한 경우가 많다. 더욱이, e-모빌리티 서비스에 활용되는 공유형 자동차의 경우, GPS 모듈이 거의 필수적으로 탑재될 수 있으므로, 이러한 자동차의 GPS 모듈을 통해 자동차의 위치 파악이 가능할 수 있다. 그리고, 이와 같이 파악된 자동차의 위치 정보는, 무선 통신망을 통해 별도의 서버에 저장된 후 장착 인식부(150)로 전송되도록 하거나, 직접 배터리 팩(100)의 장착 인식부(150)로 전송되도록 구성될 수도 있다.
이 경우, 장착 인식부(150)는, 별도로 제공된 자동차의 위치 정보와 자체적으로 파악한 배터리 팩(100)의 위치 정보를 비교하여, 배터리 팩(100)이 자동차(10)에 장착되었는지 여부를 파악할 수 있다. 물론, 자동차의 위치 정보는, 장착 인식부(150)의 메모리 등에 미리 저장되어 있을 수도 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 배터리 팩(100)의 장착 여부를 파악하기 위한 기계적 체결 및 감지 구성을 자동차(10)와 배터리 팩(100)에 각각 마련할 필요가 없어, 배터리 팩(100)의 외부 형태가 보다 간소화될 수 있다. 또한, 상기 실시 구성의 경우, 배터리 팩(100) 및 자동차(10)의 형태나 종류 등에 관계 없이 배터리 팩(100)의 자동차(10) 장착 여부가 용이하게 확인될 수 있다.
이 밖에도, 상기 장착 인식부(150)는, 다른 다양한 방식으로, 배터리 팩(100)이 자동차(10)에 장착되었음을 인식할 수 있다. 예를 들어, 상기 장착 인식부(150)는, 가속도 센서를 구비하여, 가속도 센서에 의한 가속도 측정값을 이용함으로써, 배터리 팩의 장착 여부를 인식하도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 자동차는, 상술한 본 발명에 따른 배터리 팩(100)을 포함할 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 자동차는, 상기 여러 실시예에서 설명된 바와 같이, 교환이 가능한 배터리 팩(100)이 탑재될 수 있도록 구성될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 자동차는, 이러한 배터리 팩(100) 이외에, 다른 장치, 이를테면 앞서 설명한, 차량 제어 유닛(11), 모터(12), 접속 단자(13) 및 모터 스위치(14) 등을 더 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 자동차는, 본 발명의 출원 시점에 공지된 자동차의 다양한 구성요소를 더 채용할 수 있음은 물론이다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
(부호의 설명)
100: 배터리 팩
101: 팩 케이스
110: 배터리 셀
120: 전원 공급 단자
121: 제어 전원 단자, 122: 구동 전원 단자
130: 전원 공급 경로
131: 제어 전원 경로, 132: 구동 전원 경로
140: 스위칭부
141: 제어 스위칭부, 142: 구동 스위칭부
150: 장착 인식부
151: 연결편, 152: 접속편, 153: 이동커버, 154: 탄성체, 155: 전원 인가 유닛, 156: 센서 저항, 157: 감지 유닛, 158: GPS 모듈
160: 프로세서
10: 자동차
11: 차량 제어 유닛
12: 모터
13: 접속 단자
14: 모터 스위치
15: 보조 배터리
16: DC/DC 컨버터

Claims (10)

  1. 모터에 의해 구동되며 차량 제어 유닛을 구비하는 자동차에 탈착 가능하게 구성되어 상기 모터로 구동 전원을 공급하는 배터리 팩에 있어서,
    하나 이상의 이차 전지를 구비하는 배터리 셀;
    상기 차량 제어 유닛 및 상기 모터와 연결된 상기 자동차의 접속 단자에 접속 가능하게 구성된 전원 공급 단자;
    상기 전원 공급 단자와 상기 배터리 셀 사이에 위치하여 상기 배터리 셀로부터 상기 전원 공급 단자로 전원을 공급할 수 있도록 구성된 전원 공급 경로;
    상기 전원 공급 경로 상에 구비되어, 상기 전원 공급 경로를 전기적으로 온오프시킬 수 있도록 구성된 스위칭부;
    상기 자동차에 대한 상기 배터리 팩의 장착 여부를 인식할 수 있도록 구성된 장착 인식부; 및
    상기 장착 인식부로부터 상기 자동차에 대한 상기 배터리 팩의 장착이 인식되었다는 신호를 수신하는 경우, 상기 스위칭부를 제어하여 상기 배터리 셀로부터 상기 차량 제어 유닛으로 전원이 공급될 수 있도록 구성된 프로세서
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 차량 제어 유닛과 통신 가능하게 구성되고, 상기 차량 제어 유닛으로부터 사용자의 시동 요청 신호를 수신하는 경우, 상기 차량 제어 유닛으로 응답 신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전원 공급 단자는, 상기 차량 제어 유닛의 접속 단자에 접속될 수 있도록 구성된 제어 전원 단자 및 상기 모터의 접속 단자에 접속될 수 있도록 구성된 구동 전원 단자를 구비하고,
    상기 전원 공급 경로는, 상기 배터리 셀과 상기 제어 전원 단자 사이에 연결되어 상기 차량 제어 유닛으로 작동 전원을 공급할 수 있도록 구성된 제어 전원 경로 및 상기 배터리 셀과 상기 구동 전원 단자 사이에 연결되어 상기 모터로 구동 전원을 공급할 수 있도록 구성된 구동 전원 경로를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 스위칭부는, 상기 제어 전원 경로 상에 구비되어 상기 작동 전원의 공급 여부를 스위칭하는 제어 스위칭부 및 상기 구동 전원 경로 상에 구비되어 상기 구동 전원의 공급 여부를 스위칭하는 구동 스위칭부를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 장착 인식부에 의해 상기 배터리 팩의 장착이 인식된 경우, 상기 제어 스위칭부를 턴온시켜 상기 배터리 셀로부터 상기 차량 제어 유닛으로 작동 전원이 공급될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 차량 제어 유닛으로부터 사용자의 시동 요청 신호를 수신하는 경우, 상기 구동 스위칭부를 턴온시켜 상기 배터리 셀로부터 상기 모터로 구동 전원이 공급될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 자동차에 상기 차량 제어 유닛으로 전원을 공급하기 위한 보조 배터리가 구비된 경우, 상기 프로세서는, 상기 스위칭부를 제어하여 상기 배터리 셀로부터 상기 보조 배터리로 전원이 공급될 수 있도록 함으로써, 상기 차량 제어 유닛으로 전원이 간접적으로 공급될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 장착 인식부는, 상기 배터리 팩이 상기 자동차의 지정된 위치에 안착된 경우 물리적으로 변형 가능하게 구성되어 배터리 팩의 장착 여부를 인식할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 장착 인식부는, GPS 모듈을 구비하여 배터리 팩의 장착 여부를 인식할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩을 포함하는 자동차.
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