KR20160057787A

KR20160057787A - 전압 가변형 배터리 모듈

Info

Publication number: KR20160057787A
Application number: KR1020140158843A
Authority: KR
Inventors: 최지환
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2014-11-14
Filing date: 2014-11-14
Publication date: 2016-05-24
Also published as: KR102283334B1

Abstract

본 발명은 전압 가변형 배터리 모듈 및 배터리 팩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 배터리 전압의 1/2 전압 및 배터리 전류의 1/2 전류를 생성하는 4 개의 배터리 셀과 상기 4 개의 배터리 셀을 직렬 또는 병렬로 연결하는 6 개의 스위치부를 조합하여 배터리 모듈을 구성하고, 제어부로 상기 6 개의 스위치부를 제어하여, 상기 배터리 모듈을 저전압 대전류 모드 또는 고전압 저전류 모드로 전환시킬 수 있는 전압 가변형 배터리 모듈 및 배터리 팩에 관한 것이다.
본 발명에 의한 전압 가변형 배터리 모듈의 제 1 실시 예는, 배터리 전압의 1/2 전압 및 배터리 전류의 1/2 전류를 생성하는 제 1 배터리 셀; 배터리 전압의 1/2 전압 및 배터리 전류의 1/2 전류를 생성하는 제 2 배터리 셀; 배터리 전압의 1/2 전압 및 배터리 전류의 1/2 전류를 생성하고 양극이 상기 제 2 배터리 셀의 음극과 연결되는 제 3 배터리 셀; 배터리 전압의 1/2 전압 및 배터리 전류의 1/2 전류를 생성하는 제 4 배터리 셀; 상기 제 1 배터리 셀의 양극과 제 2 배터리 셀의 양극을 연결(Close)하거나 또는 차단(Open)시키는 제 1 스위치부; 상기 제 1 배터리 셀의 음극과 제 2 배터리 셀의 음극을 연결(Close)하거나 또는 차단(Open)시키는 제 2 스위치부; 상기 제 1 배터리 셀 및 제 2 배터리 셀과 병렬로 연결되고 상기 제 1 배터리 셀의 음극과 상기 제 2 배터리 셀의 양극을 연결(Close)하거나 또는 차단(Open)시키는 제 3 스위치부; 상기 제 3 배터리 셀의 양극과 제 4 배터리 셀의 양극을 연결(Close)하거나 또는 차단(Open)시키는 제 4 스위치부; 상기 제 3 배터리 셀의 음극과 제 4 배터리 셀의 음극을 연결(Close)하거나 또는 차단(Open)시키는 제 5 스위치부; 상기 제 3 배터리 셀 및 제 4 배터리 셀과 병렬로 연결되고 상기 제 3 배터리 셀의 음극과 상기 제 4 배터리 셀의 양극을 연결(Close)하거나 또는 차단(Open)시키는 제 6 스위치부; 상기 제 1 배터리 셀과 상기 제 1 스위치부 사이에 연결되는 양극 출력부; 상기 제 4 배터리 셀과 상기 제 5 스위치부 사이에 연결되는 음극 출력부; 및 상기 제 1 , 2, 3, 4, 5 또는 6 스위치부를 제어하는 제어부; 를 포함할 수 있다.

Description

전압 가변형 배터리 모듈{VOLTAGE VARIABLE TYPE BATTERY MODULE}

본 발명은 전압 가변형 배터리 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 배터리 전압의 1/2 전압 및 배터리 전류의 1/2 전류를 생성하는 4 개의 배터리 셀과 상기 4 개의 배터리 셀을 직렬 또는 병렬로 연결하는 6 개의 스위치부를 조합하여 배터리 모듈을 구성하고, 제어부로 상기 6 개의 스위치부를 제어하여, 상기 배터리 모듈을 저전압 대전류 모드 또는 고전압 저전류 모드로 전환시킬 수 있는 전압 가변형 배터리 모듈에 관한 것이다.

도 1 은 전기 자동차의 구동 시스템을 보인 블록도이고, 도 2 는 하이브리드 전기 자동차의 구동 시스템을 보인 블록도이다.

도 1 및 도 2 를 참조하면, 전기 자동차(EV : Electric Vehicle)의 구동 시스템은, 모터, 상기 모터를 구동하는 인버터 및 전압/전류 소스원인 배터리를 포함한다. 상기 전기 자동차는 엔진이 없이 모터만으로 자동차를 구동시키며, 하이브리드 전기 자동차(HEV : Hybrid Electric Vehicle)의 경우 엔진과 모터를 사용하여 모터가 엔진을 보조하는 역할을 한다.

또한, 도 3 은 종래 기술에 의한 배터리 팩을 보인 사시도이고, 도 4 는 종래 기술에 의한 배터리 팩을 구성하는 단위 배터리 모듈을 보인 개념도이며, 도 5 는 전기 자동차 또는 하이브리드 전기 자동차에서 구동 모터의 특성을 보인 다이어그램이고, 도 6 은 전기 자동차 또는 하이브리드 전기 자동차에서 구동 모터 내 영구자석의 자속을 보인 다이어그램이며, 도 7 은 종래 기술에 의한 배터리 모듈을 보인 블록도이다.

도 3 내지 도 7 을 참조하면, 상기 전기 자동차(EV) 또는 하이브리드 전기 자동차(HEV)는, 니켈-수소 또는 니켈-이온 배터리를 사용하며, 상기 니켈-수소 또는 니켈-이온 배터리로는 동일한 전압과 전류용량을 갖는 여러 개의 배터리 셀(11)(12)(13)(14)을 직렬 또는 병렬로 연결한 하나의 배터리 팩(10)이 사용되어, 상기 모터 및 인버터에 전압을 제공한다.

한편, 상기 전기 자동차(EV)용 또는 하이브리드 전기 자동차(HEV)용 구동 모터는, 저속/고토크가 요구되는 정토크 구간(20) 및 고속/저토크가 요구되는 정출력 구간(약계자 구간)(30)으로 운전될 수 있다. 이때, 상기 구동 모터는 배터리 전압 레벨(15) 안에서 운전될 수 있다.

상기 정토크 구간(저속/고토크)(20)에서 높은 토크와 효율을 내기 위해서는 역기전력을 높게 설계하여 전류 대 토크의 비율을 증가시킨다. 즉, 토크는 역기전력 크기에 비례하기 때문에 역기전력이 높을수록 높은 토크를 얻을 수 있다.

상기 정출력 구간(고속/저토크)(30)에서 높은 속도와 효율을 내기 위해서는 역기전력을 낮게 설계하여 속도 대 전압의 비율을 감소시킨다. 이때, 상기 구동 모터 전압은, 배터리 전압을 고려하여 모터 최대 전압을 넘지 않도록 하여야 한다. 즉, 속도는 역기전력에 비례하기 때문에 역기전력이 낮을수록 높은 속도를 얻을 수 있다.

그런데, 상기 구동 모터는 모든 구간 즉, 정토크 구간(20) 및 정출력 구간(30)에서 성능을 만족하도록 설계되어야하므로, 구간에 따라 적절한 역기전력을 생성하기 위한 제어가 필요하다는 문제점이 있다. 특히, 정출력 구간(30)에서는 구동 모터 전압을 낮추기 위해 약계자 제어가 필요한 것이다. 여기서, 상기 약계자 제어는 전기자 전류에 의한 자속으로 영구자석의 자속(d축 자속)을 상쇄시켜 역기전력을 감소시키는 제어방법으로, 정출력 구간(30)에서 전압 조건을 만족시키기 위해 사용하며, 토크를 내는 전류(주로 q축 전류) 외에 약계자를 위한 전류(-d축 전류)가 추가적으로 필요하는 문제점이 있는 것이다.

구동 모터를 사용하는 전기 자동차 또는 하이브리드 전기 자동차는, 상술한 바와 같이, 일정한 배터리 팩(10) 전압으로 모터 및 인버터를 구동해야 하므로, 모터의 전압이 배터리 팩(10) 전압에 의해 제한되는 문제점이 있다. 또한, 상기 정토크 구간(20)에서 구동 모터의 성능을 만족시키기 위해 턴 수를 증가시키면 상기 정출력 구간(30)에서 약계자 제어 전류 때문에 동손이 증가하여 효율이 감소하거나 배터리 전압 제한 때문에 구동 모터의 출력성능이 만족되지 못하는 문제점이 있다. 뿐만 아니라, 상기 정출력 구간 성능(30)을 만족시키기 위해 턴 수를 줄이면 상기 정토크 구간(20)에서 높은 전류를 입력해야 하기 때문에 동손이 증가하여 효율이 감소하거나, 제한된 전류 사양에서 요구 토크를 만족시키지 못하는 문제점이 있다.

따라서, 종래 기술에 의한 배터리 팩의 배터리 모듈로는, 상기 정토크 구간(20)에서의 저속 고토크 모드와 상기 정출력 구간(30)에서의 고속 저토크 모드를 모두 만족시키야 하므로, 각 모드에서 구동 모터의 최적 턴수 설계가 불가능한 것이다.

KR 139434 B1

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로, 구동 모터를 이용한 차량이 정토크 구간을 운행하는 경우에는 배터리 모듈을 저전압 대전류 모드로 전환시켜 상기 구동 모터를 높은 토크로 구동시키고, 모터를 이용한 차량이 정출력 구간을 운행하는 경우에는 배터리 모듈을 고전압 저전류 모드로 전화시켜 상기 구동 모터를 높은 속도로 구동시킴으로써, 상기 구동 모터 효율을 극대화시킬 수 있는 전압 가변형 배터리 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 전압 가변형 배터리 모듈의 제 1 실시 예는, 배터리 전압의 1/2 전압 및 배터리 전류의 1/2 전류를 생성하는 제 1 배터리 셀; 배터리 전압의 1/2 전압 및 배터리 전류의 1/2 전류를 생성하는 제 2 배터리 셀; 배터리 전압의 1/2 전압 및 배터리 전류의 1/2 전류를 생성하고 양극이 상기 제 2 배터리 셀의 음극과 연결되는 제 3 배터리 셀; 배터리 전압의 1/2 전압 및 배터리 전류의 1/2 전류를 생성하는 제 4 배터리 셀; 상기 제 1 배터리 셀의 양극과 제 2 배터리 셀의 양극을 연결(Close)하거나 또는 차단(Open)시키는 제 1 스위치부; 상기 제 1 배터리 셀의 음극과 제 2 배터리 셀의 음극을 연결(Close)하거나 또는 차단(Open)시키는 제 2 스위치부; 상기 제 1 배터리 셀 및 제 2 배터리 셀과 병렬로 연결되고 상기 제 1 배터리 셀의 음극과 상기 제 2 배터리 셀의 양극을 연결(Close)하거나 또는 차단(Open)시키는 제 3 스위치부; 상기 제 3 배터리 셀의 양극과 제 4 배터리 셀의 양극을 연결(Close)하거나 또는 차단(Open)시키는 제 4 스위치부; 상기 제 3 배터리 셀의 음극과 제 4 배터리 셀의 음극을 연결(Close)하거나 또는 차단(Open)시키는 제 5 스위치부; 상기 제 3 배터리 셀 및 제 4 배터리 셀과 병렬로 연결되고 상기 제 3 배터리 셀의 음극과 상기 제 4 배터리 셀의 양극을 연결(Close)하거나 또는 차단(Open)시키는 제 6 스위치부; 상기 제 1 배터리 셀과 상기 제 1 스위치부 사이에 연결되는 양극 출력부; 상기 제 4 배터리 셀과 상기 제 5 스위치부 사이에 연결되는 음극 출력부; 및 상기 제 1 , 2, 3, 4, 5 또는 6 스위치부를 제어하는 제어부; 를 포함할 수 있다.

이때, 상기 제어부는, 상기 제 1 스위치부, 제 2 스위치부, 제 4 스위치부 및 제 5 스위치부를 연결(Close)하고 상기 제 3 스위치부 및 제 6 스위치부를 차단(Open)하여, 상기 배터리 모듈을 저전압 대전류 모드로 전환시키는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 제 3 스위치부 및 제 6 스위치부를 연결(Close)하고 상기 제 1 스위치부, 제 2 스위치부, 제 4 스위치부 및 제 5 스위치부를 차단(Open)하여, 상기 배터리 모듈을 고전압 저전류 모드로 전환시키는 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서, 상기 전압 가변형 배터리 모듈의 제 1 실시 예를 다수 개 병렬로 연결하여 전압 가변형 배터리 모듈을 구성할 수도 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 전압 가변형 배터리 모듈의 제 2 실시 예는, 배터리 전압의 1/2 전압 및 배터리 전류의 1/2 전류를 생성하는 제 1 배터리 셀; 배터리 전압의 1/2 전압 및 배터리 전류의 1/2 전류를 생성하는 제 2 배터리 셀; 배터리 전압의 1/2 전압 및 배터리 전류의 1/2 전류를 생성하고 음극이 상기 제 2 배터리 셀의 양극과 연결되는 제 3 배터리 셀; 배터리 전압의 1/2 전압 및 배터리 전류의 1/2 전류를 생성하는 제 4 배터리 셀; 상기 제 1 배터리 셀의 양극과 제 2 배터리 셀의 양극을 연결(Close)하거나 또는 차단(Open)시키는 제 1 스위치부; 상기 제 1 배터리 셀의 음극과 제 2 배터리 셀의 음극을 연결(Close)하거나 또는 차단(Open)시키는 제 2 스위치부; 상기 제 1 배터리 셀 및 제 2 배터리 셀과 병렬로 연결되고 상기 제 1 배터리 셀의 양극과 상기 제 2 배터리 셀의 음극을 연결(Close)하거나 또는 차단(Open)시키는 제 3 스위치부; 상기 제 3 배터리 셀의 양극과 제 4 배터리 셀의 양극을 연결(Close)하거나 또는 차단(Open)시키는 제 4 스위치부; 상기 제 3 배터리 셀의 음극과 제 4 배터리 셀의 음극을 연결(Close)하거나 또는 차단(Open)시키는 제 5 스위치부; 상기 제 3 배터리 셀 및 제 4 배터리 셀과 병렬로 연결되고 상기 제 3 배터리 셀의 양극과 상기 제 4 배터리 셀의 음극을 연결(Close)하거나 또는 차단(Open)시키는 제 6 스위치부; 상기 제 4 배터리 셀과 상기 제 4 스위치부 사이에 연결되는 양극 출력부; 상기 제 1 배터리 셀과 상기 제 2 스위치부 사이에 연결되는 음극 출력부; 및 상기 제 1 , 2, 3, 4, 5 또는 6 스위치부를 제어하는 제어부; 를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 전압 가변형 배터리 모듈의 제 2 실시 예를 다수 개 병렬로 연결하여 전압 가변형 배터리 모듈을 구성할 수도 있다.

본 발명에 의한 전압 가변형 배터리 모듈에 의하면, 구동 모터를 이용한 차량이 정토크 구간 또는 정출력 구간을 중 어느 구간을 운행하더라도, 구동 모터의 효율을 극대화시킬 수 있는 배터리 모듈을 제공할 수 있다.

도 1 은 전기 자동차의 구동 시스템을 보인 블록도.
도 2 는 하이브리드 전기 자동차의 구동 시스템을 보인 블록도.
도 3 은 종래 기술에 의한 배터리 팩을 보인 사시도.
도 4 는 종래 기술에 의한 배터리 팩을 구성하는 단위 배터리 모듈을 보인 개념도.
도 5 는 전기 자동차 또는 하이브리드 전기 자동차에서 구동 모터의 특성을 보인 다이어그램.
도 6 은 전기 자동차 또는 하이브리드 전기 자동차에서 구동 모터 내 영구자석의 자속을 보인 다이어그램.
도 7 은 종래 기술에 의한 배터리 모듈을 보인 블록도.
도 8 은 본 발명에 의한 전압 가변형 배터리 모듈의 제 1 실시 예를 보인 블록도.
도 9 는 본 발명에 의한 전압 가변형 배터리 모듈의 제 1 실시 예에서 저전압 대전류 모드가 수행되는 경우 회로 연결을 보인 블록도.
도 10 은 본 발명에 의한 전압 가변형 배터리 모듈의 제 1 실시 예에서 고전압 저전류 모드가 수행되는 경우 회로 연결을 보인 블록도.
도 11 은 본 발명에 의한 전압 가변형 배터리 모듈의 제 2 실시 예를 보인 블록도.
도 12 는 본 발명에 의한 전압 가변형 배터리 모듈의 제 2 실시 예에서 저전압 대전류 모드가 수행되는 경우 회로 연결을 보인 블록도.
도 13 은 본 발명에 의한 전압 가변형 배터리 모듈의 제 2 실시 예에서 고전압 저전류 모드가 수행되는 경우 회로 연결을 보인 블록도.

본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위하여 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 명세서에 개시된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적이거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 그 기술의 사상이 제한되는 것은 아니며, 본 명세서에 개시된 기술의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경·균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 전압 가변형 배터리 모듈의 제 1 실시 예를 보다 상세하게 설명한다.

도 8 은 본 발명에 의한 전압 가변형 배터리 모듈의 제 1 실시 예를 보인 블록도이고, 도 9 는 본 발명에 의한 전압 가변형 배터리 모듈의 제 1 실시 예에서 저전압 대전류 모드가 수행되는 경우 회로 연결을 보인 블록도이며, 도 10 은 본 발명에 의한 전압 가변형 배터리 모듈의 제 1 실시 예에서 고전압 저전류 모드가 수행되는 경우 회로 연결을 보인 블록도이다.

도 8 내지 도 10 을 참조하면, 본 발명에 의한 전압 가변형 배터리 모듈(2)의 제 1 실시 예는, 제 1 배터리 셀(100), 제 2 배터리 셀(200), 제 3 배터리 셀(300), 제 4 배터리 셀(400), 제 1 스위치부(500), 제 2 스위치부(600), 제 3 스위치부(700), 제 4 스위치부(800), 제 5 스위치부(900), 제 6 스위치부(1000), 양극 출력부(1100), 음극 출력부(1200) 및 제어부(1300)를 포함할 수 있다.

상기 제 1 배터리 셀(100)은, 배터리 전압(3)의 1/2 전압 및 배터리 전류(4)의 1/2 전류를 생성한다. 즉, 상기 제 1 배터리 셀(100)은, 상기 제어부(1300)의 제어에 따라 배터리 모듈(2)의 전압 변환 또는 배터리 모듈(2)의 전류 변환을 위하여 배터리 전압(3)의 1/2 또는 배터리 전류(4)의 1/2 전류를 생성할 수 있다. 여기서, 상기 배터리 전압(3)은, 상기 배터리 셀(100)(200)(300)(400)로 구성된 배터리 모듈(2)의 전압 또는 다수의 상기 배터리 모듈(2)로 구성된 배터리 모듈(1)의 전압일 수 있다. 또한, 여기서, 상기 배터리 전류(4)는, 상기 배터리 셀(100)(200)(300)(400)로 구성된 배터리 모듈(2)의 전류 또는 다수의 상기 배터리 모듈(2)로 구성된 배터리 모듈(1)의 전류일 수 있다. 특히, 상기 배터리 전압(3)의 1/2 전압은 4V 일 수 있으며, 상기 배터리 전류(4)의 1/2 전류는 3 Ah 일 수 있다. 즉, 상기 배터리 전압(3)은 8V 이고 상기 배터리 전류(4)는 6Ah 일 수 있는 것이다. 여기서, 상기 배터리 전압(3) 또는 배터리 전류(4)는 모터를 사용하는 자동차의 배터리 전압 또는 전류에 따라 달라질 수 있으며 상기 배터리 전압(3)의 크기 또는 상기 배터리 전류(4)의 크기에는 제한이 없다.

상기 제 2 배터리 셀(200)은, 배터리 전압(3)의 1/2 전압 및 배터리 전류(4)의 1/2 전류를 생성한다. 즉, 상기 제 2 배터리 셀(200)은, 상기 제어부(1300)의 제어에 따라 배터리 모듈(2)의 전압 변환 또는 배터리 모듈(2)의 전류 변환을 위하여 배터리 전압(3)의 1/2 또는 배터리 전류(4)의 1/2 전류를 생성할 수 있다. 여기서, 상기 배터리 전압(3)은, 상기 배터리 셀(100)(200)(300)(400)로 구성된 배터리 모듈(2)의 전압 또는 다수의 상기 배터리 모듈(2)로 구성된 배터리 모듈(1)의 전압일 수 있다. 또한, 여기서, 상기 배터리 전류(4)는, 상기 배터리 셀(100)(200)(300)(400)로 구성된 배터리 모듈(2)의 전류 또는 다수의 상기 배터리 모듈(2)로 구성된 배터리 모듈(1)의 전류일 수 있다. 특히, 상기 배터리 전압(3)의 1/2 전압은 4V 일 수 있으며, 상기 배터리 전류(4)의 1/2 전류는 3 Ah 일 수 있다. 즉, 상기 배터리 전압(3)은 8V 이고 상기 배터리 전류(4)는 6Ah 일 수 있는 것이다. 여기서, 상기 배터리 전압(3) 또는 배터리 전류(4)는 모터를 사용하는 자동차의 배터리 전압 또는 전류에 따라 달라질 수 있으며 상기 배터리 전압(3)의 크기 또는 상기 배터리 전류(4)의 크기에는 제한이 없다.

상기 제 3 배터리 셀(300)은, 배터리 전압(3)의 1/2 전압 및 배터리 전류(4)의 1/2 전류를 생성하고 양극(310)이 상기 제 2 배터리 셀(200)의 음극(220)과 연결된다. 즉, 상기 제 3 배터리 셀(300)은, 상기 제어부(1300)의 제어에 따라 배터리 모듈(2)의 전압 변환 또는 배터리 모듈(2)의 전류 변환을 위하여 배터리 전압(3)의 1/2 또는 배터리 전류(4)의 1/2 전류를 생성할 수 있다. 또한, 상기 제 3 배터리 셀(300)에서, 상기 제 3 배터리 셀(300)의 양극(310)은 상기 제 2 배터리 셀의 음극(220)과 연결될 수 있다. 여기서, 상기 배터리 전압(3)은, 상기 배터리 셀(100)(200)(300)(400)로 구성된 배터리 모듈(2)의 전압 또는 다수의 상기 배터리 모듈(2)로 구성된 배터리 모듈(1)의 전압일 수 있다. 또한, 여기서, 상기 배터리 전류(4)는, 상기 배터리 셀(100)(200)(300)(400)로 구성된 배터리 모듈(2)의 전류 또는 다수의 상기 배터리 모듈(2)로 구성된 배터리 모듈(1)의 전류일 수 있다. 특히, 상기 배터리 전압(3)의 1/2 전압은 4V 일 수 있으며, 상기 배터리 전류(4)의 1/2 전류는 3 Ah 일 수 있다. 즉, 상기 배터리 전압(3)은 8V 이고 상기 배터리 전류(4)는 6Ah 일 수 있는 것이다. 여기서, 상기 배터리 전압(3) 또는 배터리 전류(4)는 모터를 사용하는 자동차의 배터리 전압 또는 전류에 따라 달라질 수 있으며 상기 배터리 전압(3)의 크기 또는 상기 배터리 전류(4)의 크기에는 제한이 없다.

상기 제 4 배터리 셀(400)은, 배터리 전압(3)의 1/2 전압 및 배터리 전류(4)의 1/2 전류를 생성한다. 즉, 상기 제 4 배터리 셀(400)은, 상기 제어부(1300)의 제어에 따라 배터리 모듈(2)의 전압 변환 또는 배터리 모듈(2)의 전류 변환을 위하여 배터리 전압(3)의 1/2 또는 배터리 전류(4)의 1/2 전류를 생성할 수 있다. 여기서, 상기 배터리 전압(3)은, 상기 배터리 셀(100)(200)(300)(400)로 구성된 배터리 모듈(2)의 전압 또는 다수의 상기 배터리 모듈(2)로 구성된 배터리 모듈(1)의 전압일 수 있다. 또한, 여기서, 상기 배터리 전류(4)는, 상기 배터리 셀(100)(200)(300)(400)로 구성된 배터리 모듈(2)의 전류 또는 다수의 상기 배터리 모듈(2)로 구성된 배터리 모듈(1)의 전류일 수 있다. 특히, 상기 배터리 전압(3)의 1/2 전압은 4V 일 수 있으며, 상기 배터리 전류(4)의 1/2 전류는 3 Ah 일 수 있다. 즉, 상기 배터리 전압(3)은 8V 이고 상기 배터리 전류(4)는 6Ah 일 수 있는 것이다. 여기서, 상기 배터리 전압(3) 또는 배터리 전류(4)는 모터를 사용하는 자동차의 배터리 전압 또는 전류에 따라 달라질 수 있으며 상기 배터리 전압(3)의 크기 또는 상기 배터리 전류(4)의 크기에는 제한이 없다.

상기 제 1 스위치부(500)는, 상기 제 1 배터리 셀(100)의 양극(110)과 제 2 배터리 셀의 양극(210)을 연결(Close)하거나 또는 차단(Open)시킨다. 더욱 상세하게는, 상기 제 1 스위치부(500)는, 상기 제 1 배터리 셀(100)의 양극(110)과 제 2 배터리 셀의 양극(210) 사이에서 직렬로 연결되어 상기 제 1 배터리 셀(100)의 양극(110)과 제 2 배터리 셀의 양극(210)을 연결(Close)하거나 또는 차단(Open)시킬 수 있다. 여기서, 상기 제 1 스위치부(500)는 전압 또는 전류를 연결 또는 차단시키는 스위치 장치일 수 있으며, 상기 스위치 장치의 종류에는 제한이 없다.

상기 제 2 스위치부(600)는, 상기 제 1 배터리 셀의 음극(120)과 제 2 배터리 셀의 음극(220)을 연결(Close)하거나 또는 차단(Open)시킨다. 더욱 상세하게는, 상기 제 2 스위치부(600)는, 상기 제 1 배터리 셀(100)의 음극(120)과 제 2 배터리 셀의 음극(220) 사이에서 직렬로 연결되어 상기 제 1 배터리 셀(100)의 음극(120)과 제 2 배터리 셀(200)의 음극(220)을 연결(Close)하거나 또는 차단(Open)시킬 수 있다. 여기서, 상기 제 2 스위치부(600)는 전압 또는 전류를 연결 또는 차단시키는 스위치 장치일 수 있으며, 상기 스위치 장치의 종류에는 제한이 없다.

상기 제 3 스위치부(700)는, 상기 제 1 배터리 셀 및 제 2 배터리 셀과 병렬로 연결되고 상기 제 1 배터리 셀의 음극과 상기 제 2 배터리 셀의 양극을 연결(Close)하거나 또는 차단(Open)시킨다. 더욱 상세하게는, 상기 제 3 스위치부(700)는, 상기 제 1 배터리 셀(100)의 음극(120)과 제 2 배터리 셀의 양극(210) 사이에서 직렬로 연결되어 상기 제 1 배터리 셀(100)의 음극(120)과 제 2 배터리 셀(200)의 양극(210)을 연결(Close)하거나 또는 차단(Open)시킬 수 있다. 즉, 상기 제 1 배터리 셀(100)의 음극(120)과 제 2 배터리 셀의 양극(210) 사이에는 상기 제 1 및 제 2 스위치부(500)(600)가 연결되지 않고 제 3 스위치부(700)만 연결되는 것이다. 여기서, 상기 제 3 스위치부(700)는 전압 또는 전류를 연결 또는 차단시키는 스위치 장치일 수 있으며, 상기 스위치 장치의 종류에는 제한이 없다.

상기 제 4 스위치부(800)는, 상기 제 3 배터리 셀의 양극(310)과 제 4 배터리 셀의 양극(410)을 연결(Close)하거나 또는 차단(Open)시킨다. 더욱 상세하게는, 상기 제 4 스위치부(800)는, 상기 제 3 배터리 셀(300)의 양극(310)과 제 4 배터리 셀의 양극(410) 사이에서 직렬로 연결되어 상기 제 3 배터리 셀(300)의 양극(310)과 제 4 배터리 셀(400)의 양극(410)을 연결(Close)하거나 또는 차단(Open)시킬 수 있다. 여기서, 상기 제 4 스위치부(800)는 전압 또는 전류를 연결 또는 차단시키는 스위치 장치일 수 있으며, 상기 스위치 장치의 종류에는 제한이 없다.

상기 제 5 스위치부(900)는, 상기 제 3 배터리 셀의 음극(320)과 제 4 배터리 셀의 음극(420)을 연결(Close)하거나 또는 차단(Open)시킨다. 더욱 상세하게는, 상기 제 5 스위치부(900)는, 상기 제 3 배터리 셀(300)의 음극(320)과 제 4 배터리 셀(400)의 음극(420) 사이에서 직렬로 연결되어 상기 제 3 배터리 셀(300)의 음극(320)과 제 4 배터리 셀(400)의 음극(420)을 연결(Close)하거나 또는 차단(Open)시킬 수 있다. 여기서, 상기 제 5 스위치부(900)는 전압 또는 전류를 연결 또는 차단시키는 스위치 장치일 수 있으며, 상기 스위치 장치의 종류에는 제한이 없다.

상기 제 6 스위치부(1000)는, 상기 제 3 배터리 셀(300) 및 제 4 배터리 셀(400)과 병렬로 연결되고 상기 제 3 배터리 셀의 음극(320)과 상기 제 4 배터리 셀의 양극(410)을 연결(Close)하거나 또는 차단(Open)시킨다. 더욱 상세하게는, 상기 제 6 스위치부(1000)는, 상기 제 3 배터리 셀(300)의 음극(320)과 제 4 배터리 셀의 양극(410) 사이에서 직렬로 연결되어 상기 제 3 배터리 셀(300)의 음극(320)과 제 4 배터리 셀(400)의 양극(410)을 연결(Close)하거나 또는 차단(Open)시킬 수 있다. 즉, 상기 제 3 배터리 셀(300)의 음극(320)과 제 4 배터리 셀의 양극(410) 사이에는 상기 제 4 및 제 5 스위치부(800)(900)가 연결되지 않고 제 6 스위치부(1000)만 연결되는 것이다. 여기서, 상기 제 6 스위치부(1000)는 전압 또는 전류를 연결 또는 차단시키는 스위치 장치일 수 있으며, 상기 스위치 장치의 종류에는 제한이 없다.

상기 양극 출력부(1100)는, 상기 제 1 배터리 셀(100)과 상기 제 1 스위치부(500) 사이에 연결된다. 즉, 상기 양극 출력부(1100)는, 상기 제 1 배터리 셀(100)의 양극(110)과 상기 제 1 스위치부(500) 사이의 회로로부터 분기될 수 있는 것이다. 또한, 상기 양극 출력부(1100)는, 다른 배터리 모듈의 양극 출력부와 병렬로 결합됨으로써, 상기 양극 출력부(1100)가 포함되는 배터리 모듈(2)과 다른 배터리 모듈을 포함하는 배터리 모듈(1)이 형성되도록 할 수 있다. 또한, 상기 양극 출력부(1100)에는 부하가 연결될 수도 있다.

상기 음극 출력부(1200)는, 상기 제 4 배터리 셀(400)과 상기 제 5 스위치부(900) 사이에 연결된다. 즉, 상기 음극 출력부(1200)는, 상기 제 4 배터리 셀(400)의 음극(420)과 상기 제 5 스위치부(900) 사이의 회로로부터 분기될 수 있는 것이다. 또한, 상기 음극 출력부(1200)는, 다른 배터리 모듈의 음극 출력부와 병렬로 결합됨으로써, 상기 음극 출력부(1200)가 포함되는 배터리 모듈(2)과 다른 배터리 모듈(2)을 포함하는 배터리 모듈(1)이 형성되도록 할 수 있다. 또한, 상기 음극 출력부(1200)에는 부하가 연결될 수도 있다.

상기 제어부(1300)는, 상기 제 1 , 2, 3, 4, 5 또는 6 스위치부(500)(600) (700)(800)(900)(1000)를 제어한다. 더욱 상세하게는, 상기 제어부(1300)는, 상기 제 1 , 2, 3, 4, 5 또는 6 스위치부(500)(600)(700)(800)(900)(1000)를 제어하여 상기 배터리 모듈(2)을 저전압 대전류 모드(5) 또는 고전압 저전류 모드(6)로 전환시킬 수 있다.

더욱 상세하게는, 상기 제어부(1300)는, 상기 제 1 스위치부(500), 제 2 스위치부(600), 제 4 스위치부(800) 및 제 5 스위치부(900)를 연결(Close)하고 상기 제 3 스위치부(700) 및 제 6 스위치부(1000)를 차단(Open)하여, 상기 배터리 모듈(2)을 저전압 대전류 모드(5)로 전환시킬 수 있다. 즉, 상기 제 1 , 제 2 , 제 3 및 제 4 배터리 셀(100)(200)(300)(400)의 전압이 4 V이고 전류가 3 Ah 인 경우, 상기 저전압 대전류 모드(5)로 전환된 상기 배터리 모듈(2)의 전압은 8V이고 전류는 6Ah 일 수 있다. 이때, 상기 배터리 모듈(2)을 포함하는 차량의 운전 모드는, 정토크 구간(20) 운전 모드일 수 있다. 즉, 상기 제어부(1300)는, 차량의 운전 모드가 정토크 구간(20) 운전 모드인 경우, 상기 배터리 모듈(2)을 상기 저전압 대전로 모드(5)로 전환시킬 수 있는 것이다.

또한, 상기 제어부(1300)는, 상기 제 3 스위치부(700) 및 제 6 스위치부(1000)를 연결(Close)하고 상기 제 1 스위치부(500), 제 2 스위치부(600), 제 4 스위치부(800) 및 제 5 스위치부(900)를 차단(Open)하여, 상기 배터리 모듈(2)을 상기 고전압 저전류 모드(6)로 전환시킬 수 있다. 즉, 상기 제 1 , 제 2 , 제 3 및 제 4 배터리 셀(100)(200)(300)(400)의 전압이 4 V이고 전류가 3 Ah 인 경우, 상기 대전압 저전류 모드로 전환된 상기 배터리 모듈(2)의 전압은 16V이고 전류는 3Ah 일 수 있다. 이때, 상기 배터리 모듈(2)을 포함하는 차량의 운전 모드는, 정출력 구간(30) 운전 모드일 수 있다. 즉, 상기 제어부(1300)는, 차량의 운전 모드가 정출력 구간(30) 운전 모드인 경우, 상기 배터리 모듈(2)을 상기 고전압 저전류 모드(6)로 전환시킬 수 있는 것이다.

상기 본 발명에 의한 전압 가변형 배터리 모듈(2)의 제 1 실시 예는, 다수 개 병렬로 연결되어 하나의 전압 가변형 배터리 모듈(1)을 형성할 수 있다. 즉, 상기 전압 가변형 배터리 모듈(2)의 제 1 실시 예는, 상기 양극 출력부(1100) 및 음극 출력부(1200)이 다른 전압 가변형 배터리 모듈의 양극 출력부(1100) 및 음극 출력부(1200)와 병렬로 연결되어 하나의 전압 가변형 배터리 모듈(1)을 형성할 수 있는 것이다. 여기서, 결합되는 전압 가변형 배터리 모듈(2)의 개수에는 제한이 없으며, 전압 가변형 배터리 모듈(2)의 다른 실시 예와도 병렬로 연결되어 하나의 전압 가변형 배터리 모듈(1)을 형성할 수 있다.

이때, 상기 제어부(1300)는, 상기 각 전압 가변형 배터리 모듈(2)에 포함되는 제 1 , 2, 3, 4, 5 또는 6 스위치부(500)(600)(700)(800)(900)(1000)를 동시에 제어하여 상기 배터리 모듈(1)을 저전압 대전류 모드(5) 또는 고전압 저전류 모드(6)로 전환시킬 수 있다.

더욱 상세하게는, 상기 제어부(1300)는, 각 전압 가변형 배터리 모듈(2)에 포함되는 상기 제 1 스위치부(500), 제 2 스위치부(600), 제 4 스위치부(800) 및 제 5 스위치부(900)를 연결(Close)하고 상기 제 3 스위치부(700) 및 제 6 스위치부(1000)를 차단(Open)하여, 상기 배터리 모듈(1)을 저전압 대전류 모드(5)로 전환시킬 수 있는 것이다. 즉, 상기 제어부(1300)는, 차량의 운전 모드가 정토크 구간(20) 운전 모드인 경우, 상기 배터리 모듈(1)을 상기 저전압 대전로 모드(5)로 전환시킬 수 있는 것이다. 여기서, 상기 제 1 , 제 2 , 제 3 및 제 4 배터리 셀(100)(200)(300)(400)의 전압이 4 V이고 전류가 3 Ah 인 경우, 상기 저전압 대전류 모드로 전환된 상기 배터리 모듈(1)의 전압은 8V이고 전류는 6Ah 일 수 있다.

또한, 상기 제어부(1300)는, 상기 각 전압 가변형 배터리 모듈(2)에 포함되는 상기 제 3 스위치부(700) 및 제 6 스위치부(1000)를 연결(Close)하고 상기 제 1 스위치부(500), 제 2 스위치부(600), 제 4 스위치부(800) 및 제 5 스위치부(900)를 차단(Open)하여, 상기 배터리 모듈(1)을 상기 고전압 저전류 모드(6)로 전환시킬 수 있는 것이다. 즉, 상기 제어부(1300)는, 차량의 운전 모드가 정출력 구간(30) 운전 모드인 경우, 상기 배터리 모듈(1)을 상기 고전압 저전류 모드(6)로 전환시킬 수 있는 것이다. 여기서, 상기 제 1 , 제 2 , 제 3 및 제 4 배터리 셀(100)(200)(300)(400)의 전압이 4 V이고 전류가 3 Ah 인 경우, 상기 고전압 저전류 모드로 전환된 상기 배터리 모듈(1)의 전압은 16V이고 전류는 3Ah 일 수 있다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 전압 가변형 배터리 모듈의 제 2 실시 예를 보다 상세하게 설명한다.

도 11 은 본 발명에 의한 전압 가변형 배터리 모듈의 제 2 실시 예를 보인 블록도이고, 도 12 는 본 발명에 의한 전압 가변형 배터리 모듈의 제 2 실시 예에서 저전압 대전류 모드가 수행되는 경우 회로 연결을 보인 블록도이며, 도 13 은 본 발명에 의한 전압 가변형 배터리 모듈의 제 2 실시 예에서 고전압 저전류 모드가 수행되는 경우 회로 연결을 보인 블록도이다. 본 실시예의 구성 중, 전술한 본 발명에 의한 제 1 실시 예와 동일한 구성에 대해서는 도 8 내지 도 10 의 부호를 원용하고 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 11 내지 도 13 을 참조하면, 본 발명에 의한 전압 가변형 배터리 모듈(2)의 제 2 실시 예는, 제 1 배터리 셀(101), 제 2 배터리 셀(201), 제 3 배터리 셀(301), 제 4 배터리 셀(401), 제 1 스위치부(501), 제 2 스위치부(601), 제 3 스위치부(701), 제 4 스위치부(801), 제 5 스위치부(901), 제 6 스위치부(1001), 양극 출력부(1101), 음극 출력부(1201) 및 제어부(1301)를 포함할 수 있다. 본 실시 예는, 상술한 본 발명에 의한 전압 가변형 배터리 모듈의 제 1 실시 예에 비하여, 제 3 배터리 셀(301), 제 3 스위치부(701), 제 6 스위치부(1001), 양극 출력부(1101), 음극 출력부(1201) 및 제어부(1301)가 상이하나, 제 1 배터리 셀(101), 제 2 배터리 셀(201), 제 4 배터리 셀(401), 제 1 스위치부(501), 제 2 스위치부(601), 제 4 스위치부(801), 제 5 스위치부(901)는 동일하다. 이하에서는, 본 발명에 의한 제 1 실시 예와 상이한 제 3 배터리 셀(301), 제 3 스위치부(701), 제 6 스위치부(1001), 양극 출력부(1101), 음극 출력부(1201) 및 제어부(1301)에 관하여 보다 상세하게 설명하도록 하겠다.

상기 제 3 배터리 셀(301)은, 배터리 전압(3)의 1/2 전압 및 배터리 전류(4)의 1/2 전류를 생성하고 음극(321)이 상기 제 2 배터리 셀의 양극(211)과 연결된다. 즉, 상기 제 3 배터리 셀(301)은, 상기 제어부(1301)의 제어에 따라 배터리 모듈(2)의 전압 변환 또는 배터리 모듈(2)의 전류 변환을 위하여 배터리 전압(3)의 1/2 또는 배터리 전류(4)의 1/2 전류를 생성할 수 있다. 또한, 상기 제 3 배터리 셀(301)에서, 상기 제 3 배터리 셀(301)의 음극(321)은 상기 제 2 배터리 셀의 양극(211)과 연결될 수 있다. 여기서, 상기 배터리 전압(3)은, 상기 배터리 셀(101)(201)(301)(401)로 구성된 배터리 모듈(2)의 전압 또는 다수의 상기 배터리 모듈(2)로 구성된 배터리 모듈(1)의 전압일 수 있다. 또한, 여기서, 상기 배터리 전류(4)는, 상기 배터리 셀(101)(201)(301)(401)로 구성된 배터리 모듈(2)의 전류 또는 다수의 상기 배터리 모듈(2)로 구성된 배터리 모듈(1)의 전류일 수 있다. 특히, 상기 배터리 전압(3)의 1/2 전압은 4V 일 수 있으며, 상기 배터리 전류(4)의 1/2 전류는 3 Ah 일 수 있다. 즉, 상기 배터리 전압(3)은 8V 이고 상기 배터리 전류(4)는 6Ah 일 수 있는 것이다. 여기서, 상기 배터리 전압(3) 또는 배터리 전류(4)는 모터를 사용하는 자동차의 배터리 전압 또는 전류에 따라 달라질 수 있으며 상기 배터리 전압(3)의 크기 또는 상기 배터리 전류(4)의 크기에는 제한이 없다.

상기 제 3 스위치부(701)는, 상기 제 1 배터리 셀(101) 및 제 2 배터리 셀(201)과 병렬로 연결되고 상기 제 1 배터리 셀의 양극(111)과 상기 제 2 배터리 셀의 음극(221)을 연결(Close)하거나 또는 차단(Open)시킨다. 더욱 상세하게는, 상기 제 3 스위치부(701)는, 상기 제 1 배터리 셀(101)의 양극(111)과 제 2 배터리 셀의 음극(221) 사이에서 직렬로 연결되어 상기 제 1 배터리 셀(101)의 양극(111)과 제 2 배터리 셀(201)의 음극(221)을 연결(Close)하거나 또는 차단(Open)시킬 수 있다. 즉, 상기 제 1 배터리 셀(101)의 양극(111)과 제 2 배터리 셀의 음극(221) 사이에는 상기 제 1 및 제 2 스위치부(501)(601)가 연결되지 않고 제 3 스위치부(701)만 연결되는 것이다. 여기서, 상기 제 3 스위치부(701)는 전압 또는 전류를 연결 또는 차단시키는 스위치 장치일 수 있으며, 상기 스위치 장치의 종류에는 제한이 없다.

상기 제 6 스위치부(1001)는, 상기 제 3 배터리 셀(301) 및 제 4 배터리 셀(401)과 병렬로 연결되고 상기 제 3 배터리 셀의 양극(311)과 상기 제 4 배터리 셀의 음극(421)을 연결(Close)하거나 또는 차단(Open)시킨다. 더욱 상세하게는, 상기 제 6 스위치부(1001)는, 상기 제 3 배터리 셀(301)의 양극(311)과 제 4 배터리 셀의 음극(421) 사이에서 직렬로 연결되어 상기 제 3 배터리 셀(301)의 양극(311)과 제 4 배터리 셀(401)의 음극(421)을 연결(Close)하거나 또는 차단(Open)시킬 수 있다. 즉, 상기 제 3 배터리 셀(301)의 양극(311)과 제 4 배터리 셀의 음극(421) 사이에는 상기 제 4 및 제 5 스위치부(801)(901)가 연결되지 않고 제 6 스위치부(1001)만 연결되는 것이다. 여기서, 상기 제 6 스위치부(1001)는 전압 또는 전류를 연결 또는 차단시키는 스위치 장치일 수 있으며, 상기 스위치 장치의 종류에는 제한이 없다.

상기 양극 출력부(1101)는, 상기 제 4 배터리 셀(401)과 상기 제 4 스위치부(801) 사이에 연결된다. 즉, 상기 양극 출력부(1101)는, 상기 제 4 배터리 셀(401)의 양극(411)과 상기 제 4 스위치부(801) 사이의 회로로부터 분기될 수 있는 것이다. 또한, 상기 양극 출력부(1101)는, 다른 배터리 모듈의 음극 출력부와 병렬로 결합됨으로써, 상기 양극 출력부(1101)가 포함되는 배터리 모듈(2)과 다른 배터리 모듈을 포함하는 배터리 모듈(1)이 형성되도록 할 수 있다. 또한, 상기 양극 출력부(1101)에는 부하가 연결될 수도 있다.

상기 음극 출력부(1201)는, 상기 제 1 배터리 셀(101)과 상기 제 2 스위치부(601) 사이에 연결된다. 즉, 상기 음극 출력부(1201)는, 상기 제 1 배터리 셀(101)의 음극(121)과 상기 제 2 스위치부(601) 사이의 회로로부터 분기될 수 있는 것이다. 또한, 상기 음극 출력부(1201)는, 다른 배터리 모듈의 양극 출력부와 병렬로 결합됨으로써, 상기 음극 출력부(1201)가 포함되는 배터리 모듈(2)과 다른 배터리 모듈을 포함하는 배터리 모듈(1)이 형성되도록 할 수 있다. 또한, 상기 음극 출력부(1201)에는 부하가 연결될 수도 있다.

상기 제어부(1301)는, 상기 제 1 , 2, 3, 4, 5 또는 6 스위치부(501)(601) (701)(801)(901)(1001)를 제어한다. 더욱 상세하게는, 상기 제어부(1301)는, 상기 제 1 , 2, 3, 4, 5 또는 6 스위치부(501)(601)(701)(801)(901)(1001)를 제어하여 상기 배터리 모듈(2)을 저전압 대전류 모드(5) 또는 고전압 저전류 모드(6)로 전환시킬 수 있다.

더욱 상세하게는, 상기 제어부(1301)는, 상기 제 1 스위치부(501), 제 2 스위치부(601), 제 4 스위치부(801) 및 제 5 스위치부(901)를 연결(Close)하고 상기 제 3 스위치부(701) 및 제 6 스위치부(1001)를 차단(Open)하여, 상기 배터리 모듈(2)을 저전압 대전류 모드(5)로 전환시킬 수 있다. 즉, 상기 제 1 , 제 2 , 제 3 및 제 4 배터리 셀(101)(201)(301)(401)의 전압이 4 V이고 전류가 3 Ah 인 경우, 상기 저전압 대전류 모드(5)로 전환된 상기 배터리 모듈(2)의 전압은 8V이고 전류는 6Ah 일 수 있다. 이때, 상기 배터리 모듈(2)을 포함하는 차량의 운전 모드는, 정토크 구간(20) 운전 모드일 수 있다. 즉, 상기 제어부(1300)는, 차량의 운전 모드가 정토크 구간(20) 운전 모드인 경우, 상기 배터리 모듈(2)을 상기 저전압 대전로 모드(5)로 전환시킬 수 있는 것이다.

또한, 상기 제어부(1301)는, 상기 제 3 스위치부(701) 및 제 6 스위치부(1001)를 연결(Close)하고 상기 제 1 스위치부(501), 제 2 스위치부(601), 제 4 스위치부(801) 및 제 5 스위치부(901)를 차단(Open)하여, 상기 배터리 모듈(2)을 상기 고전압 저전류 모드(6)로 전환시킬 수 있다. 즉, 상기 제 1 , 제 2 , 제 3 및 제 4 배터리 셀(101)(201)(301)(401)의 전압이 4 V이고 전류가 3 Ah 인 경우, 상기 대전압 저전류 모드로 전환된 상기 배터리 모듈(2)의 전압은 16V이고 전류는 3Ah 일 수 있다. 이때, 상기 배터리 모듈(2)을 포함하는 차량의 운전 모드는, 정출력 구간(30) 운전 모드일 수 있다. 즉, 상기 제어부(1301)는, 차량의 운전 모드가 정출력 구간(30) 운전 모드인 경우, 상기 배터리 모듈(2)을 상기 고전압 저전류 모드(6)로 전환시킬 수 있는 것이다.

상기 본 발명에 의한 전압 가변형 배터리 모듈(2)의 제 2 실시 예는, 다수 개 병렬로 연결되어 하나의 전압 가변형 배터리 모듈(1)을 형성할 수 있다. 즉, 상기 전압 가변형 배터리 모듈(2)의 제 2 실시 예는, 상기 양극 출력부(1101) 및 음극 출력부(1201)이 다른 전압 가변형 배터리 모듈의 양극 출력부(1101) 및 음극 출력부(12001와 병렬로 연결되어 하나의 전압 가변형 배터리 모듈(1)을 형성할 수 있는 것이다. 여기서, 결합되는 전압 가변형 배터리 모듈(2)의 개수에는 제한이 없으며, 전압 가변형 배터리 모듈(2)의 다른 실시 예와도 병렬로 연결되어 하나의 전압 가변형 배터리 모듈(1)을 형성할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능하고, 본 발명의 권리범위는 첨부한 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.

1 : 본 발명에 의한 전압 가변형 배터리 모듈이 다수 개 병렬로 연결 배터리 모듈
2 : 본 발명에 의한 전압 가변형 배터리 모듈
3 : 배터리 전압
4 : 배터리 전류
5 : 저전압 대전류 모드
6 : 고전압 저전류 모드
10 : 종래 기술에 의한 배터리 팩
11, 12, 13, 14 : 배터리 셀
15 : 배터리 전압 레벨
20 : 정토크 구간
30 : 정출력 구간
100, 101 : 제 1 배터리 셀
110, 111 : 제 1 배터리 셀의 양극 120, 121 : 제 1 배터리 셀의 음극
200, 201 : 제 2 배터리 셀
210, 211 : 제 2 배터리 셀의 양극 220, 221 : 제 2 배터리 셀의 음극
300, 301 : 제 3 배터리 셀
310, 311 : 제 3 배터리 셀의 양극 320, 321 : 제 3 배터리 셀의 음극
400, 401 : 제 4 배터리 셀
410, 411 : 제 4 배터리 셀의 양극 420, 421 : 제 4 배터리 셀의 음극
500, 501 : 제 1 스위치부
600, 601 : 제 2 스위치부
700, 701 : 제 3 스위치부
800, 801 : 제 4 스위치부
900, 901 : 제 5 스위치부
1000, 1001 : 제 6 스위치부
1100, 1101 : 양극 출력부
1200, 1201 : 음극 출력부
1300, 1301 : 제어부

Claims

전압 가변형 배터리 모듈에 있어서,
배터리 전압의 1/2 전압 및 배터리 전류의 1/2 전류를 생성하는 제 1 배터리 셀;
배터리 전압의 1/2 전압 및 배터리 전류의 1/2 전류를 생성하는 제 2 배터리 셀;
배터리 전압의 1/2 전압 및 배터리 전류의 1/2 전류를 생성하고 양극이 상기 제 2 배터리 셀의 음극과 연결되는 제 3 배터리 셀;
배터리 전압의 1/2 전압 및 배터리 전류의 1/2 전류를 생성하는 제 4 배터리 셀;
상기 제 1 배터리 셀의 양극과 제 2 배터리 셀의 양극을 연결(Close)하거나 또는 차단(Open)시키는 제 1 스위치부;
상기 제 1 배터리 셀의 음극과 제 2 배터리 셀의 음극을 연결(Close)하거나 또는 차단(Open)시키는 제 2 스위치부;
상기 제 1 배터리 셀 및 제 2 배터리 셀과 병렬로 연결되고 상기 제 1 배터리 셀의 음극과 상기 제 2 배터리 셀의 양극을 연결(Close)하거나 또는 차단(Open)시키는 제 3 스위치부;
상기 제 3 배터리 셀의 양극과 제 4 배터리 셀의 양극을 연결(Close)하거나 또는 차단(Open)시키는 제 4 스위치부;
상기 제 3 배터리 셀의 음극과 제 4 배터리 셀의 음극을 연결(Close)하거나 또는 차단(Open)시키는 제 5 스위치부;
상기 제 3 배터리 셀 및 제 4 배터리 셀과 병렬로 연결되고 상기 제 3 배터리 셀의 음극과 상기 제 4 배터리 셀의 양극을 연결(Close)하거나 또는 차단(Open)시키는 제 6 스위치부;
상기 제 1 배터리 셀과 상기 제 1 스위치부 사이에 연결되는 양극 출력부;
상기 제 4 배터리 셀과 상기 제 5 스위치부 사이에 연결되는 음극 출력부; 및
상기 제 1 , 2, 3, 4, 5 또는 6 스위치부를 제어하는 제어부;
를 포함하는 전압 가변형 배터리 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제 1 스위치부, 제 2 스위치부, 제 4 스위치부 및 제 5 스위치부를 연결(Close)하고 상기 제 3 스위치부 및 제 6 스위치부를 차단(Open)하여, 상기 배터리 모듈을 저전압 대전류 모드로 전환시키는 것을 특징으로 하는 전압 가변형 배터리 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제 3 스위치부 및 제 6 스위치부를 연결(Close)하고 상기 제 1 스위치부, 제 2 스위치부, 제 4 스위치부 및 제 5 스위치부를 차단(Open)하여, 상기 배터리 모듈을 고전압 저전류 모드로 전환시키는 것을 특징으로 하는 전압 가변형 배터리 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 전압 가변형 배터리 모듈이 다수 개 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 전압 가변형 배터리 모듈.
전압 가변형 배터리 모듈에 있어서,
배터리 전압의 1/2 전압 및 배터리 전류의 1/2 전류를 생성하는 제 1 배터리 셀;
배터리 전압의 1/2 전압 및 배터리 전류의 1/2 전류를 생성하는 제 2 배터리 셀;
배터리 전압의 1/2 전압 및 배터리 전류의 1/2 전류를 생성하고 음극이 상기 제 2 배터리 셀의 양극과 연결되는 제 3 배터리 셀;
배터리 전압의 1/2 전압 및 배터리 전류의 1/2 전류를 생성하는 제 4 배터리 셀;
상기 제 1 배터리 셀의 양극과 제 2 배터리 셀의 양극을 연결(Close)하거나 또는 차단(Open)시키는 제 1 스위치부;
상기 제 1 배터리 셀의 음극과 제 2 배터리 셀의 음극을 연결(Close)하거나 또는 차단(Open)시키는 제 2 스위치부;
상기 제 1 배터리 셀 및 제 2 배터리 셀과 병렬로 연결되고 상기 제 1 배터리 셀의 양극과 상기 제 2 배터리 셀의 음극을 연결(Close)하거나 또는 차단(Open)시키는 제 3 스위치부;
상기 제 3 배터리 셀의 양극과 제 4 배터리 셀의 양극을 연결(Close)하거나 또는 차단(Open)시키는 제 4 스위치부;
상기 제 3 배터리 셀의 음극과 제 4 배터리 셀의 음극을 연결(Close)하거나 또는 차단(Open)시키는 제 5 스위치부;
상기 제 3 배터리 셀 및 제 4 배터리 셀과 병렬로 연결되고 상기 제 3 배터리 셀의 양극과 상기 제 4 배터리 셀의 음극을 연결(Close)하거나 또는 차단(Open)시키는 제 6 스위치부;
상기 제 4 배터리 셀과 상기 제 4 스위치부 사이에 연결되는 양극 출력부;
상기 제 1 배터리 셀과 상기 제 2 스위치부 사이에 연결되는 음극 출력부; 및
상기 제 1 , 2, 3, 4, 5 또는 6 스위치부를 제어하는 제어부;
를 포함하는 전압 가변형 배터리 모듈.
제 5 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제 1 스위치부, 제 2 스위치부, 제 4 스위치부 및 제 5 스위치부를 연결(Close)하고 상기 제 3 스위치부 및 제 6 스위치부를 차단(Open)하여, 상기 배터리 모듈을 저전압 대전류 모드로 전환시키는 것을 특징으로 하는 전압 가변형 배터리 모듈.
제 5 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제 3 스위치부 및 제 6 스위치부를 연결(Close)하고 상기 제 1 스위치부, 제 2 스위치부, 제 4 스위치부 및 제 5 스위치부를 차단(Open)하여, 상기 배터리 모듈을 고전압 저전류 모드로 전환시키는 것을 특징으로 하는 전압 가변형 배터리 모듈.
제 5 항에 있어서,
상기 전압 가변형 배터리 모듈이 다수 개 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 전압 가변형 배터리 모듈.