KR102499565B1 - 배터리 전압 안정화 시스템 - Google Patents

배터리 전압 안정화 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102499565B1
KR102499565B1 KR1020200032970A KR20200032970A KR102499565B1 KR 102499565 B1 KR102499565 B1 KR 102499565B1 KR 1020200032970 A KR1020200032970 A KR 1020200032970A KR 20200032970 A KR20200032970 A KR 20200032970A KR 102499565 B1 KR102499565 B1 KR 102499565B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
voltage
output
voltage stabilization
inverter
Prior art date
Application number
KR1020200032970A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210117367A (ko
Inventor
김태형
이호영
장은실
김동민
Original Assignee
(재)대구기계부품연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (재)대구기계부품연구원 filed Critical (재)대구기계부품연구원
Priority to KR1020200032970A priority Critical patent/KR102499565B1/ko
Publication of KR20210117367A publication Critical patent/KR20210117367A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102499565B1 publication Critical patent/KR102499565B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0046—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electric energy storage systems, e.g. batteries or capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/20—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
    • B60L53/24—Using the vehicle's propulsion converter for charging
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0063—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with circuits adapted for supplying loads from the battery
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/36—Vehicles designed to transport cargo, e.g. trucks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/52—Drive Train control parameters related to converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/547—Voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/549—Current
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2250/00—Driver interactions
    • B60L2250/16—Driver interactions by display
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2270/00—Problem solutions or means not otherwise provided for
    • B60L2270/10—Emission reduction
    • B60L2270/14—Emission reduction of noise
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/10—Road Vehicles
    • B60Y2200/14—Trucks; Load vehicles, Busses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91—Electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2306/00—Other features of vehicle sub-units
    • B60Y2306/09—Reducing noise
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명은 배터리 전압 안정화 시스템에 대한 발명으로, 배터리의 출력전압을 승압 및/또는 감압하여 인버터로 안정적으로 공급하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 배터리 전압 안정화 시스템은, 운송수단의 일측에 배치되고, 충방전이 가능한 배터리(100); 상기 배터리(100)의 출력측에 배치되는 전압안정제어기(105); 상기 전압안정제어기(105)의 출력측에 배치되는 인버터(110); 및 상기 인버터(110)의 출력측에 배치되는 전동기(115)를 포함할 수 있다.

Description

배터리 전압 안정화 시스템 {BATTERY VOLTAGE STABILIZATION SYSTEM}
본 발명은 전기차에 구비된 전동기로 전원을 안정적으로 공급하는 배터리 전압 안정화 시스템에 대한 발명이다.
특허문헌 001은 슈퍼 캐패시터를 이용한 차량 전압 안정기에 관한 것으로서, 슈퍼 캐패시터를 포함하는 충방전부와, 차량의 전장부품의 전력 소모에 따라 승하강하는 배터리 전압의 승하강에 대응하여 슈퍼 캐패시터에서의 충방전을 제어하고, 슈퍼 캐패시터의 입출력 전류 및 전압을 모니터링하여 슈퍼 캐패시터의 충방전 제어를 수행하는 제어부를 포함한다. 이에 따르면, 순간적으로 발생하는 전압의 불안정 및 부족한 전력량을 안정화시킴으로써 차량의 출력을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라 전장부품의 수명단축을 방지할 수 있는 기술을 제시한다.
특허문헌 002는 배터리를 완전 방전시키는 단계; 완전 방전시킨 배터리를 소정의 충전 조건에 맞추어 일부 충전시키는 단계; 상기 일부 충전시키면서 전압 정보를 복수의 소정 측정 시점들에서 획득하는 단계; 및 상기 획득된 전압 정보들을 이용하여 상기 배터리의 잔여 용량을 산정하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 따른 배터리 수명 추정 장치는, 배터리 수명 추정의 기준이 되는 기준 정보들을 저장하는 기준 데이터 저장부; 수명 추정의 대상이 되는 배터리를 완전 방전시키고 나서, 소정의 충전 조건에 따라 일부를 충전시키는 충방전 제어부; 상기 일부 방전 도중 복수의 소정 측정 시점들에 도달하면 상기 배터리에 대한 전압 정보를 획득하는 전압 정보 획득부; 상기 획득된 전압 정보들과 상기 기준 정보들을 이용하여 상기 배터리의 잔여 용량을 산정하는 잔여 용량 산출부를 포함하는 기술을 제시한다.
특허문헌 003의 양방향 컨버터 회로는 입력단과 연결되고, 제1 변압기, 제2 변압기, 및 제1 변압기와 제2 변압기를 연결 또는 차단하는 제1 스위치를 구비하는 변환부, 및 서로 상보적으로 스위칭 온오프 동작하여 변환부를 출력단과 연결 또는 차단하는 제2 및 제3 스위치를 포함한다.
특허문헌 004는 양방향 컨버터 PWM제어 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 양방향 컨버터의 전압을 승압/감압시키기 위하여 DEC(Dynamic Evolution Control)를 이용한 양방향 컨버터의 PWM제어를 하기 위한 시스템에 관한 것이다. 이에 따르면, 양방향 컨버터 PWM제어 시스템에 있어서, 배터리 전원에 연결되어 제1 및 제2 스위치(Q1, Q2)로 이루어진 전원회로부와, 인덕터(L)와 출력필터 커패시터(C)로 이루어진 필터부를 포함하는 양방향 벅-부스트 컨버터와, 제1 및 제2 스위치에 연결되어 PWM 듀티비 제어신호를 전달하는 DEC컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.
KR 10-1529173 B1 (등록일자 2015년06월17일) KR 10-1882287 B1 (등록일자 2018년07월20일) KR 10- 1695963 B1 (등록일자 2017년01월06일) KR 10-2011-0120518 A (공개일자 2011년11월04일)
본 발명의 목적은, 배터리의 방전에 따른 비선형적인 배터리 전압 강하가 발생하는데, 이로 인하여 최고속도 및 등판능력이 저하되는 것을 방지하고, 전동기의 출력 변동에 따른 배터리의 출력이 변동하여 발생되는 배터리 수명저하를 줄이며, 배터리의 전압 변동에 따라서 발생하는 노이즈를 줄이고, 배터리의 전압변동에 따라서 충전량을 안정적으로 표시하는 배터리 전압 안정화 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 배터리 전압 안정화 시스템은, 운송수단의 일측에 배치되고, 충방전이 가능한 배터리(100); 상기 배터리(100)의 출력측에 배치되는 전압안정제어기(105); 상기 전압안정제어기(105)의 출력측에 배치되는 인버터(110); 및 상기 인버터(110)의 출력측에 배치되는 전동기(115)를 포함할 수 있다.
본 발명의 배터리 전압 안정화 시스템에서, 상기 전압안정제어기(105)는, 상기 배터리(100)의 전압을 승압 또는 감압시켜 상기 인버터(110)로 출력하거나, 상기 인버터(110)의 전압을 승압 또는 감압시켜 상기 배터리(100)를 충전시키는 컨버터(120)를 포함할 수 있다.
본 발명의 배터리 전압 안정화 시스템에서, 상기 전압안정제어기(105)는, 상기 배터리(100)의 출력 전압과 전류를 감지하고, 이를 이용하여 상기 배터리(100)의 충전용량(SOC)을 연산하고, 상기 컨버터(120)의 작동을 제어하는 제어부(130)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 배터리 전압 안정화 시스템에서, 상기 전압안정제어기(105)는, 외부 케이싱(145); 및 상기 케이싱(145)의 일측에 배치되고, 상기 배터리(100)에서 출력되는 전원 및/또는 상기 컨버터(120)로 출력되는 전원의 상태를 표시하는 표시부(150)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 배터리 전압 안정화 시스템에서, 상기 전압안정제어기(105)는, 상기 배터리(100)의 교체 시기를 연산하는 연산부(160); 및 상기 배터리(100)의 배터리의 사양을 입력받는 입력부(165)를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서, 전압안정제어기가 배터리로부터 전원을 공급받고, 인버터로 안정적으로 전원을 공급하고 전압을 안정적으로 유지하여 전동기의 출력을 유지하고, 전원 노이즈를 줄일 수 있고, 관련 부품의 수명을 연장시킬 수 있다.
본 발명은, 인버터로 공급되는 전압을 안정적으로 유지하여 전동기의 최대출력과 전기차의 등판능력을 안정적으로 유지할 수 있다.
본 발명에서, 캐패시터(컨덴서)는 전압의 변동을 최소화하여 전동기 및 인버터의 수명을 연장시킬 수 있다.
본 발명에서, 배터리의 사양에 따라서 전압 프로파일을 변경하여 납산 배터리와 리튬 배터리 등의 구분 없이 배터리의 적용이 가능하다.
본 발명에서, 배터리의 충전용량(방전용량)을 정확하게 반영하여 사용자에게 알려줄 수 있다.
본 발명에서, 전압안정제어기가 전압을 안정적으로 유지하면서 응급상황시 주전원을 차단하여 위험상황을 미연에 방지할 수 있다.
위에서 언급된 본 발명의 실시예에 따른 효과는 기재된 내용에만 한정되지 않고, 명세서 및 도면으로부터 예측 가능한 모든 효과를 더 포함한다.
도 1은 본 발명에서 이륜차에 적용되는 배터리 전압 안정화 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명에서 배터리의 전압 프로파일 및 차량속도를 보여주는 그래프이다.
도 3은 본 발명에서 배터리 전압 안정화 시스템의 상세 구성도이다.
도 4는 본 발명에서 배터리 전압 안정화 시스템의 제어방법을 보여주는 플로우차트이다.
도 5는 본 발명에서 전압안정제어기의 개략적인 사시도이다.
도 6은 본 발명에서 전압안정제어기의 개략적인 사시도이다.
도 7은 본 발명에서 배터리 전압 안정화 시스템의 구성도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.
[실시예 1-1] 본 발명은 배터리 전압 안정화 시스템에 대한 것으로, 운송수단의 일측에 배치되고, 충방전이 가능한 배터리(100); 상기 배터리(100)의 출력측에 배치되는 전압안정제어기(105); 상기 전압안정제어기(105)의 출력측에 배치되는 인버터(110); 및 상기 인버터(110)의 출력측에 배치되는 전동기(115); 를 포함할 수 있다.
전기차는 전기 자동차, 이륜 전기차, 및/또는 전기트럭을 모두 포함하며, 자동차의 구동 에너지를 전기에너지로부터 얻는 자동차이다. 전기자동차의 종류와 장·단점을 보면, 부품수가 하이브리드카는 물론, 내연기관차보다 적고(트렌스미션 레디에이터 등이 불필요) 시스템 단순화가 가능하므로, 고장 리스크 범위도 줄일 수 있으며, 전기모터로만 구동할 경우 운행비용이 가장 저렴하고, 값싼 심야 전기를 이용할 경우 비용을 더 낮출 수 있다.
아울러, 전기차는 엔진소음이 적고, 진동이 적으며, 차량 수명이 상대적으로 길며, 엔진 소음의 감소로 인하여 소음에 대한 피해가 감소하고, 다양한 에너지원을 이용할 수 있으며, 에너지 효율이 높다. 아울러, 전기자동차는 휘발유 자동차와는 다르게 운전 중에 기어를 바꿔줄 필요가 없어 운전조작이 간편하고, 내연기관이 없어 고장이 적은 편이다.
한편, 배터리의 수명이 짧고, 장거리 주행을 위해서는 급속 충전 스탠드의 전국 규모로 충전해야 하며, 차량 가격이 비싼 편이다. 아울러, 충전 시간이 오래 걸리고, 전지 수명이 짧고, 전지의 잔존시간 확인이 어려우며, 별도의 충전 시설을 위한 인프라 구축도 선행돼야 한다.
본 발명에서(도 1참조), 배터리는 반복적으로 충전 및 방전이 가능하고, 전압안정제어기는 배터리의 출력측에 배치되어 전압을 안정화시켜 인버터 측으로 공급한다. 예를 들어서, 배터리의 출력전압이 변동되더라고 인버터 측으로 비교적 일정한 범위의 안정된 전압을 전송한다.
인버터는 직류를 교류로 변환시켜 전동기로 전송하고, 이 전동기는 공급되는 전원을 이용하여 회전력을 발생시켜 전기차를 움직인다. 아울러, 회생재동 시에는 상기 전동기가 전원을 생성하고, 인버터, 및 전압안정제어기를 통해서 상기 배터리로 충전된다. 회생제동 시에는 인버터가 교류를 직류로 전환하고, 전압안정제어기는 인버터에서 공급된 전원을 안정화하여 상기 배터리로 공급하여 재동에너지를 배터리에 충전시킨다.
[실시예 1-2] 본 발명은 배터리 전압 안정화 시스템에 대한 것으로, 실시예 1-1에 있어서, 상기 배터리(100)는, 납산배터리, 및 리튬배터리 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
[실시예 1-3] 본 발명은 배터리 전압 안정화 시스템에 대한 것으로, 실시예 1-1에 있어서, 상기 인버터(110)는, DC-AC 및/또는 AC-DC 양방향 컨버터일 수 있다.
본 발명에서, 배터리는 반복적으로 충전 및 방전이 가능한 모든 종류의 2차 전지를 선택적으로 포함할 수 있다. 예를 들어서, 배터리는 납산배터리, 및/또는 리튬배터리를 포함할 수 있다.
인버터는 직류를 교류로 변환시켜 전동기로 전송하고, 이 전동기는 공급되는 전원을 이용하여 회전력을 발생시켜 전기차를 움직인다. 아울러, 회생재동 시에는 상기 전동기가 전원을 생성하고, 인버터, 및 전압안정제어기를 통해서 상기 배터리로 충전된다. 회생제동 시에는 인버터가 교류를 직류로 전환하고, 전압안정제어기는 인버터에서 공급된 전원을 안정화하여 상기 배터리로 공급하여 재동에너지를 배터리에 충전시킨다.
[실시예 1-4] 본 발명은 배터리 전압 안정화 시스템에 대한 것으로, 실시예 1-1에 있어서, 상기 전동기(115)는, AC타입, DC타입, BLDC 타입, 및/또는 영구자석 타입 중 적어도 하나를 선택하는 것을 특징으로 할 수 있다.
[실시예 1-5] 본 발명은 배터리 전압 안정화 시스템에 대한 것으로, 실시예 1-1에 있어서, 상기 인버터(110)는 상기 전동기(115)로 인가되는 전압 및/또는 전류를 가변시켜 출력을 제어하거나, 상기 전동기(115)로 인가되는 전압을 PWM 제어하여 출력을 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에서, 전동기는 주로 AC모터를 채용하나, DC모터가 적용될 수 있다. 여기서, DC모터는 내구성이 저하될 수 있는데, 브러쉬가 마모되기 때문이다. 한편, 내구성을 향상시키기 위해서 브러쉬가 없는 BLDC모터가 적용될 수도 있고, AC모터를 사용하는 경우에, 배터리와 모터 사이에 인버터가 설치되고, 이 인버터를 이용해 직류를 교류로 변환시킨다.
아울러, AC모터는 동기모터, 유도모터, 교류정류자모터 등 다양한 종류가 있으며, 본 특허에서는 동기모터 타입이 적용될 수 있다. 아울러, 인버터는 전술한 바와 같이, 배터리의 직류전류를 교류전류로 변환하는 부품으로, 인버터는 전기자동차 모터의 회전수를 제어하고, 안정된 주행을 실현할 수 있다.
아울러, 인버터는 전동기의 회전수와 출력을 제어하기 위해서 전압 및/또는 전류를 직접 가변시키거나, 전압을 PWM제어하여 출력 및 회전수를 제어할 수 있다.
[실시예 1-6] 본 발명은 배터리 전압 안정화 시스템에 대한 것으로, 실시예 1-2에 있어서, 상기 전압안정제어기(105)는 상기 인버터(110)로 출력되는 전압을 일정한 범위 내로 제어하고, 상기 배터리(100)로 충전되는 전압을 일정한 범위 내로 제어할 수 있는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에서, 배터리에서 출력되는 전압은 예를 들어, 80 내지 60의 범위에서 변동폭이 크다. 출력용량이 클 경우에 전압은 80에서 급격하게 70으로 저하될 수 있다. 그러나, 전압안정제어기는 배터리의 전원을 받아서 이의 전압을 안정화시켜 상기 인버터로 공급한다. 배터리의 전압이 80에서 70 사이를 변동할 때, 상기 전압안정제어기는 약 75 볼트의 전원을 인버터로 공급할 수 있다.
상기 전압안정제어기는 배터리에서 인버터로 흐르는 전원의 전압을 승하강 시킬 수 있고, 인버터에서 배터리로 흐르는 전원의 전압을 승하강시켜 전체 전원의 안정성을 향상시키며, 관련 부품의 내구성도 향상시킬 수 있다.
[실시예 2-1] 본 발명은 배터리 전압 안정화 시스템에 대한 것으로, 실시예 1-1에 있어서, 상기 전압안정제어기(105)는 상기 배터리(100)의 전압을 승압 또는 감압시켜 상기 인버터(110)로 출력하거나, 상기 인버터(110)의 전압을 승압 또는 감압시켜 상기 배터리(100)를 충전시키는 양방향 컨버터(120); 를 포함할 수 있다.
본 발명에서(도 1 및 도 2), 전압안정제어기는 컨버터를 포함하고, 이 컨버터는 배터리의 출력전압을 승하강시켜 보다 안정적인 전압을 인버터로 공급한다. 도 2와 같이, 배터리전압은 방전시간이나 방전용량에 따라서 급격하게 저하되나, 인버터로 공급되는 전압은 비교적 안정적으로 유지되며, 이에 따라서 운송수단의 속도(출력)도 안정적으로 유지될 수 있다.
[실시예 2-2] 본 발명은 배터리 전압 안정화 시스템에 대한 것으로, 실시예 2-1에 있어서, 상기 컨버터(120)의 출력측에 배치되는 캐패시터(125); 를 더 포함할 수 있다.
[실시예 2-3] 본 발명은 배터리 전압 안정화 시스템에 대한 것으로, 실시예 2-1에 있어서, 상기 컨버터(120)는 반도체 및 이에 결합되는 방열판을 포함할 수 있다.
본 발명에서(도 3), 컨버터의 출력측에는 캐패시터(컨덴서)가 더 구성되고, 이 캐패시터는 컨버터에서 출력되는 전원의 노이즈를 제거하고 전원의 안정성을 더욱 향상시킬 수 있다. 이러한 컨버터는 제어를 위한 반도체와 이에 결합되는 방열판을 포함하여 제어성과 냉각성을 구비하며, 별도의 방열팬도 추가로 구성될 수 있다.
[실시예 2-4] 본 발명은 배터리 전압 안정화 시스템에 대한 것으로, 실시예 2-1에 있어서, 상기 컨버터(120)는 상기 인버터(110)로 출력되는 전압을 일정한 범위 내로 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
[실시예 2-5] 본 발명은 배터리 전압 안정화 시스템에 대한 것으로, 실시예 2-1에 있어서, 상기 컨버터(120)는 상기 배터리(100)로 충전되는 전압을 일정한 범위 내로 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
[실시예 2-6] 본 발명은 배터리 전압 안정화 시스템에 대한 것으로, 실시예 2-1에 있어서, 상기 컨버터(120)는 양방향으로 전압을 상승 또는 하강시키는 양방향 DC/DC 컨버터인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에서(도 1 및 도 2), 컨버터는 배터리의 출력전압을 승하강시켜 보다 안정적인 전압을 인버터로 공급하며, 배터리전압은 방전시간이나 방전용량에 따라서 급격하게 저하되나, 컨버터에 의해서 인버터로 공급되는 전압은 비교적 안정적으로 유지되며, 이에 따라서 운송수단의 속도(출력)도 안정적으로 유지될 수 있다.
뿐만 아니라, 회생 재동 시 전원은 전동기, 인버터, 컨버터를 통해서 배터리로 충전되는데, 컨버터는 배터리로 충전되는 전원의 전압을 일정하게 유지하여 배터리의 충전안정성과 내구성을 동시에 향상시킬 수 있다.
[실시예 3-1] 본 발명은 배터리 전압 안정화 시스템에 대한 것으로, 실시예 2-1에 있어서, 상기 전압안정제어기(105)는 상기 배터리(100)의 출력 전압과 전류를 감지하고, 이를 이용하여 상기 배터리(100)의 충전용량(SOC)을 연산하고, 상기 컨버터(120)의 작동을 제어하는 제어부(130); 를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서(도 3), 전압안정제어기의 제어부는 배터리에서 출력되는 전원의 전압과 전류를 측정하고, 이를 이용하여 배터리의 충전용량(state of charge)을 연산할 수 있다. 아울러, 제어부는 컨버터의 작동을 제어하여 출력전압의 범위를 설정할 수 있다. 즉, 상기 제어부는 컨버터를 통해서 배터리에서 출력되는 전압을 승하강시켜 설정된 범위로 출력할 수 있다.
[실시예 3-2] 본 발명은 배터리 전압 안정화 시스템에 대한 것으로, 실시예 3-1에 있어서, 상기 제어부(130)는 무부하 상태에서 상기 배터리(100)의 초기 출력 전압을 측정하고, 이를 기준으로 전압프로파일을 선택 및/또는 연산할 수 있다.
[실시예 3-3] 본 발명은 배터리 전압 안정화 시스템에 대한 것으로, 실시예 3-2에 있어서, 상기 제어부(130)는 초기 출력 전압을 기준으로 초기 충전용량(SOC)을 선택 및/또는 연산하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에서(도 2), 제어부는 전동기의 무부하 상태에서 상기 배터리의 초기 전압을 측정하고, 이에 따라서 전압프로파일을 선택하거나 연산할 수 있다. 이러한 전압프로파일은 도 2의 배터리전압 그래프로 이해될 수 있다. 이러한 전압프로파일은 미리 설정된 테이블에서 선택될 수 있다.
아울러, 제어부는 배터리의 초기 출력전압을 감지하고, 이를 기초로 배터리의 초기 충전용량을 선택/연산할 수 있다.
[실시예 3-4] 본 발명은 배터리 전압 안정화 시스템에 대한 것으로, 실시예 3-3에 있어서, 상기 제어부(130)는 상기 배터리(100)의 출력측으로부터 감지된 전류와 전압 및 상기 초기 충전용량(SOC)으로부터 현재 충전용량(SOC)을 연산할 수 있다.
[실시예 3-5] 본 발명은 배터리 전압 안정화 시스템에 대한 것으로, 실시예 3-3에 있어서, 상기 제어부(130)는 상기 배터리(100)의 출력측으로부터 감지된 전류와 전압을 연산하여 방전용량을 도출하고, 이 방전용량을 초기 충전용량(SOC)에서 차감하여 현재 충전용량(SOC)을 연산할 수 있다.
본 발명에서, 제어부는 현재의 배터리 출력측 전류와 전압을 감지하고, 이를 기초로 현재 충전용량을 연산할 수 있다. 도 4에서, S400에서 제어부는 배터리의 초기 전압/전류를 감지하고, S410에서 초기 전압/전류를 이용하여 배터리의 초기 충전용량을 선택/연산한다. S420에서 초기 전압/전류를 이용하여 미리 설정된 전압프로파일을 선택/연산한다. S430에서 운전 중에 배터리의 출력으로서 전압/전류를 감지하고, S440에서 컨버터가 배터리에서 출력된 전원의 전압을 승압/감압시켜 인버터로 공급한다. 아울러, S450에서 제어부는 배터리의 현재 전압/전류를 이용하여 배터리의 현재 충전량을 연산/선택하고, 이를 클러스터로 전송하여 사용자에게 이를 알려준다.
본 실시예에서, S400, S410, S420, S430, S440, S450의 순서는 설계사양에 따라서 달라질 수 있다. 예를 들어서, S420이 먼저 수행되고, S410이 나중에 수행될 수 있고, S420과 S410이 동시에 수행될 수도 있다.
[실시예 3-6] 본 발명은 배터리 전압 안정화 시스템에 대한 것으로, 실시예 3-3에 있어서, 상기 배터리(100)의 현재 충전용량(SOC)은 그래프 및/또는 % 단위로 표현될 수 있다.
[실시예 3-7] 본 발명은 배터리 전압 안정화 시스템에 대한 것으로, 실시예 3-2에 있어서, 상기 제어부(130)는 상기 배터리(100)의 사용기간 및 사용횟수에 따라서 상기 전압프로파일을 가변시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
[실시예 3-8] 본 발명은 배터리 전압 안정화 시스템에 대한 것으로, 실시예 3-2에 있어서, 상기 제어부(130)는 상기 배터리(100)의 사양에 따라서 상기 전압프로파일을 가변시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에서, 클러스터는 배터리의 충전량을 그래프로 보여주거나, %단위로 보여줄 수 있으며, 배터리의 방전상태와 충전상태도 클러스터에 그래프 형태로 도시될 수 있다.
제어부는 초기 전압/전류를 이용하여 전압프로파일을 선택하는데, 이러한 전압프로파일은 배터리의 사용기간(총 방전시간) 및/또는 시동횟수에 따라서 가변될 수 있다.
아울러, 제어부는 배터리의 종류에 따라서 전압프로파일을 가변시킬 수 있는데, 배터리의 종류(리튬배터리, 인산철배터리, 납배터리 등)에 따라서 전압프로파일은 테이블로 저장부에 저장되는 것이 바람직하다.
[실시예 3-9] 본 발명은 배터리 전압 안정화 시스템에 대한 것으로, 실시예 3-1에 있어서, 상기 제어부(130)는 상기 컨버터(120)의 출력전압의 범위를 설정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
[실시예 3-10] 본 발명은 배터리 전압 안정화 시스템에 대한 것으로, 실시예 3-1에 있어서, 상기 제어부(130)는 상기 컨버터(120)에서 출력되는 전압을 설정된 범위 내로 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
[실시예 3-11] 본 발명은 배터리 전압 안정화 시스템에 대한 것으로, 실시예 3-1에 있어서, 상기 제어부(130)는 상기 배터리(100)로 충전되는 전압을 설정된 범위 내로 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에서, 배터리의 전압과 전류가 충분한 경우에, 상기 제어부는 상기 배터리에서 상기 컨버터로 입력되는 전압이 변동되더라고, 인버터로 일정한 전압을 갖는 전원을 공급할 수 있고, 제어부는 컨버터에서 출력되는 전압의 범위를 설정할 수 있다. 설정된 조건에서 상기 컨버터에서 출력되는 전압은 예를 들어, 65 내지 75볼트의 범위 내에서 출력될 수 있다.
아울러, 인버터에서 전송되는 충전전압을 승하강 시켜 상기 배터리로 충전되는 전압을 예를 들어, 70내지75볼트의 범위 내로 조절할 수 있다.
[실시예 3-12] 본 발명은 배터리 전압 안정화 시스템에 대한 것으로, 실시예 3-2에 있어서, 상기 제어부(130)는, 상기 배터리(100)의 출력 전압과 전류, 및/또는 상기 컨버터(120)의 출력 전압과 전류를 감지하고, 이에 따라서 상기 컨버터(120)의 작동 및/또는 상기 인버터(110)의 작동을 차단할 수 있다.
본 발명에서, 제어부는 컨버터 및 배터리의 출력전원, 및 배터리의 충전전원 등을 감지하고, 감지된 전압과 전류의 범위가 설정치를 벗어나는 것으로 판단되면, 상기 컨버터의 작동을 제한할 수 있고, 인버터의 작동도 차단할 수 있다.
[실시예 3-13] 본 발명은 배터리 전압 안정화 시스템에 대한 것으로, 실시예 3-2에 있어서, 상기 배터리(100)의 충전용량(SOC)을 표시하는 클러스터(140)를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에서, 제어부는 배터리의 초기 출력 전압/전류를 측정하고, 이를 기준으로 전압프로파일을 선택/연산하며, 초기 배터리 충전량을 연산한다. 그리고, 배터리의 출력전압과 전류를 이용하여 전원 사용량을 연산하고, 초기 배터리 충전량에서 전원사용량을 차감하여 현재 배터리 충전량을 연산/선택할 수 있고, 이를 클러스터로 전송하고, 클러스터는 배터리 충전량을 디스플레이한다.
[실시예 4-1] 본 발명은 배터리 전압 안정화 시스템에 대한 것으로, 실시예 3-1에 있어서, 상기 전압안정제어기(105)는 외부 케이싱(145); 및 상기 케이싱(145)의 일측에 배치되고, 상기 배터리(100)에서 출력되는 전원 및/또는 상기 컨버터(120)로 출력되는 전원의 상태를 표시하는 표시부(150); 를 더 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명에서(도 5, 도 6), 전압안정제어기는 외부케이싱, 및 표시부를 포함하고, 외부케이싱의 외면에는 표시부가 구성된다. 이 표시부는 배터리에서 출력되는 전압의 레벨에 따라서 녹색 또는 적색을 표시하며, 녹색은 배터리의 상태가 안정적인 것을 의미하고, 적색은 상태가 좋지 않다는 것을 의미할 수 있다.
[실시예 4-2] 본 발명은 배터리 전압 안정화 시스템에 대한 것으로, 실시예 4-1에 있어서, 상기 전압안정제어기(105)는, 상기 배터리(100) 및/또는 상기 컨버터(120)와 전원선(500)으로 연결될 수 있다.
[실시예 4-3] 본 발명은 배터리 전압 안정화 시스템에 대한 것으로, 실시예 4-1에 있어서, 상기 전압안정제어기(105)는, 상기 배터리(100) 및/또는 상기 컨버터(120)와 젠더를 통해서 연결될 수 있다.
[실시예 4-4] 본 발명은 배터리 전압 안정화 시스템에 대한 것으로, 실시예 4-1에 있어서, 상기 전압안정제어기(105)는, 상기 배터리(100) 및/또는 상기 컨버터(120)와 단자를 통해서 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명에서, 도 5와 같이 전압안정제어기의 케이싱은 모듈형을 가지며, 전원선이 구성되고, 일측에 형성된 전원선이 배터리의 출력측에 연결되고, 타측에 형성된 전원선이 인버터의 입력측에 연결된다.
아울러, 도 6을 참조하면, 전압안정제어기의 케이싱에는 단자가 구성되고, 제어기와 컨버터가 각각 단자를 통해서 배터리 및 인버터와 각각 전기적으로 연결될 수 있다.
아울러, 전압안정제어기의 케이싱에는 젠더가 구성되고, 제어기와 컨버터가 각각 젠더를 통해서 배터리 및 인버터와 각각 전기적으로 연결될 수 있다.
[실시예 4-5] 본 발명은 배터리 전압 안정화 시스템에 대한 것으로, 실시예 4-1에 있어서, 상기 케이싱(145)에는 상기 전압안정제어기(105)의 기능을 활성화시키거나 비활성화시키는 전원스위치(155)가 더 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
[실시예 4-6] 본 발명은 배터리 전압 안정화 시스템에 대한 것으로, 실시예 4-1에 있어서, 상기 케이싱(145)의 상기 표시부(150)는 입력전압 또는 출력전압을 숫자 또는 그래프로 나타낼 수 있다.
본 발명에서(도 5 및 도 6), 전원스위치는 사용자가 누를 수 있는 부분으로, 사용자는 전원스위치를 통해서 강제적으로 전압안정제어기의 작동을 멈출 수 있다. 아울러, 표시부는 광원부의 밝기나 색을 통해서 배터리의 출력전원 및/또는 인버터의 충전전원의 상태를 표시할 수 있고, 상기 표시부는 전압이나 전류의 레벨을 숫자 또는 그래프로 디스플레이하여 사용자의 편의성을 향상시키고 배터리와 인버터 등의 작동상태를 알려주면서, 이들의 교체를 유도할 수 있다.
[실시예 5-1] 본 발명은 배터리 전압 안정화 시스템에 대한 것으로, 실시예 3-1에 있어서, 상기 전압안정제어기(105)는 상기 배터리(100)의 교체 시기를 연산하는 연산부(160); 및 상기 배터리(100)의 배터리의 사양 및 관련 데이터를 입력받는 입력부(165); 를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에서(도 7), 상기 전압안정제어기는 연산부와 입력부를 더 포함하고, 상기 연산부는 상기 배터리의 교체시기를 알려줄 수 있고, 상기 입력부는 배터리의 교체시점을 입력받을 수 있고, 배터리의 사양도 입력받을 수 있다.
여기서, 상기 제어부는 배터리의 교체시기를 연산하고, 교체시기를 알려주는 신호를 생성할 수 있으며, 입력부를 통해서 교체된 새 배터리의 사양을 입력받아서 이의 특성을 보다 정확하게 연산할 수 있다.
따라서, 사용자는 배터리의 이상유무 뿐만 아니라 교체시기를 안내받을 수 있으며, 배터리의 사양을 입력하여 보다 정확한 전압 프로파일을 선택하여 사용할 수 있고, 정확한 배터리 사양에 따라서 충전용량과 교체시기 등을 정확하게 예측할 수 있다.
[실시예 5-2] 본 발명은 배터리 전압 안정화 시스템에 대한 것으로, 실시예 5-1에 있어서, 상기 연산부(160)는 상기 배터리(100)의 출력 전압 및/또는 전류를 이용하여 배터리의 교체시기를 연산할 수 있다.
[실시예 5-3] 본 발명은 배터리 전압 안정화 시스템에 대한 것으로, 실시예 5-1에 있어서, 상기 연산부(160)는 상기 컨버터(120)의 출력 전압 및/또는 전류를 이용하여 배터리의 교체시기를 연산할 수 있다.
본 발명에서, 상기 제어부는 배터리의 충방전량과 사용기간, 사용횟수, 등을 연산하고, 출력전압/전류를 고려하여 배터리의 교체시기를 알려줄 수 있다. 이러한 교체시기는 년도와 월 단위로 클러스터를 통해서 표현될 수 있다.
아울러, 제어부는 컨버터의 출력 전압/전류를 감지하고, 이 전압과 전류의 레벨이 설정치 범위를 벗어나면, 배터리의 교체가 필요한 것으로 판단하고, 배터리 교체 신호를 생성하여 이를 연산부를 통해서 클러스터에 나타낼 수 있다.
[실시예 5-4] 본 발명은 배터리 전압 안정화 시스템에 대한 것으로, 실시예 5-1에 있어서, 상기 연산부(160)는 상기 배터리(100)가 최대로 충전된 상태에서 최대출력전압을 감지하고, 이 최대출력전압을 이용하여 배터리의 교체시기를 연산할 수 있다.
본 발명에서, 전압안정제어기의 제어부는 배터리가 완전히 충전된 상태를 판단하고, 만충전 상태에서 배터리에서 출력되는 출력전압을 감지하며, 만충전 상태에서 출력전압을 이용하여 배터리의 충전용량 및 교체시기를 연산하여 배터리의 수명을 정확하게 예측할 수 있고, 불필요한 배터리 교체를 줄이고, 적절한 시기에 배터리의 교체를 유도하여 유지비용을 줄일 수 있다.
[실시예 5-5] 본 발명은 배터리 전압 안정화 시스템에 대한 것으로, 실시예 5-1에 있어서, 상기 배터리(100)의 내부 및/또는 표면온도를 감지하는 온도감지부(170); 를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
[실시예 5-6] 본 발명은 배터리 전압 안정화 시스템에 대한 것으로, 실시예 5-5에 있어서, 상기 전압안정제어기(105)는 상기 온도감지부(170)에서 감지된 배터리 온도에 따라서 상기 전압프로파일을 선택하고 가변시킬 수 있다.
[실시예 5-7] 본 발명은 배터리 전압 안정화 시스템에 대한 것으로, 실시예 5-1에 있어서, 상기 제어부(130)는, 감지된 배터리 온도에 따라서 상기 전압안정제어기(105)의 출력을 차단할 수 있다.
본 발명에서(도 7), 온도감지부는 배터리의 온도를 감지하여 배터리의 상태를 보다 정확하게 판단할 수 있다.
예를 들어서, 온도가 낮은 경우에 충전량은 보다 낮은 값으로 설정할 수 있다. 배터리의 온도가 20도인경우에 충전량이 80프로로 설정되었다면, 배터리의 온도가 마이너스 20도인 경우에 충전량이 80프로라도 충전량은 60프로로 낮게 설정될 수 있다.
아울러, 제어부는 제어과정에서 배터리의 전압프로파일을 사용하게 되는데, 온도가 낮은 조건에서는 전압프로파일의 값을 보다 낮게 재설정하여 현재 배터리의 충방전 상태를 보다 정확하게 안내할 수 있다.
만약, 배터리의 온도가 설정된 온도보다 낮은 경우에 전압안정제어기의 작동을 차단할 수 있고, 배터리에 장착되는 별도의 히터를 작동시켜 배터리를 히팅시키는 로직도 수행할 수 있다.
100: 배터리 105: 전압안정제어기
110: 인버터 115: 전동기
120: 컨버터 125: 캐패시터
130: 제어부 500: 전원선
140: 클러스터 145: 케이싱
150: 표시부 155: 전원스위치
160: 연산부 165: 입력부
170: 온도감지부

Claims (5)

  1. 운송수단의 일측에 배치되고, 충방전이 가능한 배터리(100);
    상기 배터리(100)의 출력측에 배치되는 전압안정제어기(105);
    상기 전압안정제어기(105)의 출력측에 배치되는 인버터(110); 및
    상기 인버터(110)의 출력측에 배치되는 전동기(115);를 포함하고,
    상기 전압 안정제어기(105)는,
    상기 배터리(100)의 전압을 승압 또는 감압시켜 상기 인버터(110)로 출력하거나, 상기 인버터(110)의 전압을 승압 또는 감압시켜 상기 배터리(100)를 충전시키는 양방향 컨버터(120);
    상기 배터리(100)의 출력 전압과 전류를 감지하고, 이를 이용하여 상기 배터리(100)의 충전용량(SOC)을 연산하고, 상기 컨버터(120)의 작동을 제어하는 제어부(130);
    상기 배터리(100)의 교체 시기를 연산하는 연산부(160); 및
    상기 배터리(100)의 사양 및 관련 데이터를 입력받는 입력부(165);
    상기 배터리(100)의 내부 및/또는 표면온도를 감지하여, 감지된 배터리 온도에 따라 전압프로파일을 선택하고 가변시키는 온도 감지부(170);를 포함하며,
    상기 컨버터(120)는 반도체 및 이에 결합되는 방열판을 포함하고,
    상기 제어부(130)는,
    상기 온도 감지부(170)에서 감지된 배터리 온도에 따라 상기 전압안정제어기(105)의 출력을 차단하는 것을 포함하며,
    무부하 상태에서 상기 배터리(100)의 초기 출력 전압을 측정하고, 이를 기준으로 전압프로파일을 선택 및/또는 연산하는 것을 포함하고,
    상기 초기 출력 전압을 기준으로 초기 충전용량(SOC)을 선택 및/또는 연산하는 것을 포함하며,
    상기 배터리(100)의 출력측으로부터 감지된 전류와 전압을 연산하여 방전용량을 도출하고, 이 방전용량을 초기 충전용량(SOC)에서 차감하여 현재 충전용량(SOC)을 연산하는 것을 포함하며,
    상기 연산부(160)는 상기 배터리(100)가 최대로 충전된 상태에서 최대출력전압을 감지하고, 이 최대출력전압을 이용하여 배터리의 교체시기를 연산하는 배터리 전압 안정화 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전압안정제어기(105)는
    외부 케이싱(145); 및
    상기 케이싱(145)의 일측에 배치되고, 상기 배터리(100)에서 출력되는 전원 및/또는 상기 컨버터(120)로 출력되는 전원의 상태를 표시하는 표시부(150); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 전압 안정화 시스템.
  5. 삭제
KR1020200032970A 2020-03-18 2020-03-18 배터리 전압 안정화 시스템 KR102499565B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200032970A KR102499565B1 (ko) 2020-03-18 2020-03-18 배터리 전압 안정화 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200032970A KR102499565B1 (ko) 2020-03-18 2020-03-18 배터리 전압 안정화 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210117367A KR20210117367A (ko) 2021-09-29
KR102499565B1 true KR102499565B1 (ko) 2023-02-14

Family

ID=77924614

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200032970A KR102499565B1 (ko) 2020-03-18 2020-03-18 배터리 전압 안정화 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102499565B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004007950A (ja) * 2002-04-15 2004-01-08 Fuji Electric Holdings Co Ltd スイッチング電源装置
JP2015133859A (ja) * 2014-01-15 2015-07-23 マツダ株式会社 電池の寿命管理方法および車両用電源システム

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110120518A (ko) 2010-04-29 2011-11-04 전남대학교산학협력단 양방향 ｄｃ/ｄｃ 컨버터 ｐｗｍ제어 시스템
KR101293630B1 (ko) * 2011-04-25 2013-08-05 주식회사 엘지화학 배터리 용량 퇴화 추정 장치 및 방법
KR101529173B1 (ko) 2014-01-28 2015-06-17 충북대학교 산학협력단 슈퍼 캐패시터를 이용한 차량 전압 안정기
KR101695963B1 (ko) 2014-11-28 2017-01-12 국민대학교 산학협력단 배터리 충방전 기능을 갖는 양방향 컨버터 회로
KR101882287B1 (ko) 2016-12-09 2018-07-26 주식회사 효성 배터리 수명 추정 방법 및 장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004007950A (ja) * 2002-04-15 2004-01-08 Fuji Electric Holdings Co Ltd スイッチング電源装置
JP2015133859A (ja) * 2014-01-15 2015-07-23 マツダ株式会社 電池の寿命管理方法および車両用電源システム

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210117367A (ko) 2021-09-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6471013B2 (en) Apparatus for controlling charging and discharging of supplemental power supply of an elevator system
CN104682485B (zh) 充电控制装置
CN101348071B (zh) 微混合动力机动车辆
JP6236391B2 (ja) 電力用電池に対する充電量を平衡させるための装置
WO2011155184A1 (en) Arithmetic processing apparatus for calculating internal resistance/open-circuit voltage of secondary battery
KR200478221Y1 (ko) 차량용 통합 전원 관리장치
KR101180801B1 (ko) 보조배터리를 이용한 전기자동차의 주행거리 증대 방법
CN104348217A (zh) 配备蓄电池的不间断电源的储能***及其驱动方法
JP2003303627A (ja) 状態検知装置及びこれを用いた各種装置
KR20010085467A (ko) 엘리베이터의 제어장치
JPH10290535A (ja) バッテリ充電装置
US20030173932A1 (en) Power source apparatus for an electric automobile
JP4098182B2 (ja) モータ駆動システム及びエレベータ駆動システム
KR20190051329A (ko) Dc-dc 컨버터의 제어 방법
US9729008B2 (en) Life degradation mitigation for transient response energy storage
KR102499565B1 (ko) 배터리 전압 안정화 시스템
KR101713744B1 (ko) 차량의 배터리 충전 시간 계산 방법
JP5196011B2 (ja) 充電制御システム
CN103171950A (zh) 电梯设备的驱动装置
JP5938633B2 (ja) 電池の充電可否判断装置
JP2016021845A (ja) 充電装置及び充電制御装置
JP2012249450A (ja) 充電装置
JP2014079121A (ja) 蓄電システム
KR101794101B1 (ko) 충전 제어 장치 및 방법
KR20160142138A (ko) 차량용 통합 전원 관리장치

Legal Events

Date Code Title Description
E90F Notification of reason for final refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant