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KR101381847B1 - 전기자전거용 배터리팩 - Google Patents

전기자전거용 배터리팩 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 전기자전거용 배터리팩은 복수개의 배터리셀들이 적층되어 형성되는 배터리팩모듈과, 상기 배터리팩모듈에 결합되는 비엠에스모듈과, 상기 배터리팩모듈에 전기적으로 접속되는 충전단자부를 포함하며, 상기 충전단자부와 별도로 방전단자부가 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의해, 배터리팩의 충전단자부와 방전단자부에 대한 전기적 통로를 다르게 구성함으로써, 배터리팩으로부터 발생되는 열량을 최소화하여 배터리의 열화 및 사용수명감소를 방지할 수 있다.

Description

전기자전거용 배터리팩{BATTERY PACK FOR ELECTRIC BICYCLE}
본 발명은 전기자전거 또는 전기스쿠터용 배터리팩에 관한 발명으로서, 보다 상세하게는 배터리의 충전을 위한 충전단자부와 방전을 위한 방전단자부에 대한 전기적 통로가 다르게 구성되는 전기자전거용 배터리팩에 관한 발명이다.
전기자전거 또는 전기스쿠터는 배터리팩에 의한 전원 공급에 의해 모터가 구동됨으로써 이동될 수 있다.
상기 배터리팩에 포함되는 배터리로서는 최근 리튬 배터리가 주로 이용되는데, 상기 리튬 배터리는 액체 전해질을 이용하는 리튬 이온 배터리와 고체 폴리머를 이용하는 리튬 폴리머 배터리가 있다.
상기 전기자전거 또는 전기스쿠터용 배터리팩은 상기 리튬 배터리를 10개 내외로 직렬 연결하여 하나의 팩의 형태로써 장착하게 된다.
상기 배터리팩에는 다수개의 배터리 셀 전압 측정을 위한 BMS(Battery Management System)모듈이 장착되어 배터리팩의 과충전으로 인한 폭발을 방지하도록 구성된다.
통상 전기자전거 또는 전기스쿠터용 배터리팩은 충전 시에는 일정한 전류로 충전되지만, 방전 시에는 자전거의 속도 또는 탑승자의 하중, 노면의 경사도 등에 따라 충전 시와는 다른 전류값으로 방전된다.
그런데, 기존 전기자전거용 배터리팩에서는 충전 시와 방전 시에 동이한 전기적 통로가 되도록 구성됨으로써, 충전 시에 비해 방전 시에는 내부의 저항에 의한 발생 열량이 많아져 배터리팩의 열화 및 사용수명 감소를 일으키는 원인이 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 배터리팩의 충전단자부와 방전단자부에 대한 전기적 통로를 다르게 구성한 전기자전거용 배터리팩을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기자전거용 배터리팩은 복수개의 배터리셀들이 적층되어 형성되는 배터리팩모듈과, 상기 배터리팩모듈에 결합되는 비엠에스모듈과, 상기 배터리팩모듈에 전기적으로 접속되는 충전단자부를 포함하며, 상기 충전단자부와 별도로 방전단자부가 설치되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 충전단자부와 배터리팩모듈 사이 및 상기 방전단자부와 배터리팩모듈 사이에는 전류스위칭부가 설치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 전류스위칭부에 의해 상기 충전단자부와 배터리팩모듈 사이의 전기적 통로와 상기 방전단자부와 배터리팩모듈 사이의 전기적 통로가 서로 다르게 구분되도록 구성된다.
여기서, 상기 방전단자부와 배터리팩모듈 사이의 전기적 통로에서는 상기 전류스위칭부가 병렬로 연결될 수 있다.
또한, 상기 충전단자부와 배터리팩모듈 사이의 전기적 통로에서는 상기 전류스위칭부가 직렬로 연결될 수 있다.
본 발명에 의해, 배터리팩의 충전단자부와 방전단자부에 대한 전기적 통로를 다르게 구성함으로써, 배터리팩으로부터 발생되는 열량을 최소화하여 배터리의 열화 및 사용수명 감소를 방지할 수 있다.
첨부의 하기 도면들은, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 이해시키기 위한 것이므로, 본 발명은 하기 도면에 도시된 사항에 한정 해석되어서는 아니 된다.
도 1 은 본 발명에 따른 전기자전거용 배터리팩의 개략적 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하기로 한다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어는 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니되며, 발명자는 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절히 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 존재할 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1 은 본 발명에 따른 전기자전거용 배터리팩의 개략적 구성도이다.
도 1 을 참조하면, 본 발명에 따른 전기자전거용 배터리팩은 복수개의 배터리셀들이 적층되어 형성되는 배터리팩모듈(10)과, 상기 배터리팩모듈(10)에 결합되는 비엠에스모듈(20)과, 상기 배터리팩모듈(10)에 전기적으로 접속되는 충전단자부(30)를 포함하며, 상기 충전단자부(30)와 별도로 방전단자부(40)가 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 배터리셀들은 바람직하게는 리튬 이온전지로 구성되며, 전기자전거용 또는 전기스쿠터용 배터리팩모듈(10)은 통상 10 개 내외의 배터리셀들을 적층하여 배터리팩모듈(10)을 구성한다.
상기 배터리셀들은 상기 비엠에스모듈(20)에 전기적으로 연결되며, 비엠에스모듈(20)에는 배터리셀들의 충전을 위한 충전단자부(30)가 설치된다.
여기서, 상기 충전단자부(30)는 + 극성으로 구성되고, 나머지 - 단자부(60)는 별도로 마련되어 상기 비엠에스모듈(20)에 연결된다.
상기 비엠에스(BMS:Battery Management System)모듈(20)은 상기 배터리셀들의 전압값을 센싱하여 개별 배터리셀들의 과충전으로 인한 과열 또는 폭발 등을 방지하도록 구성된다.
본원 발명에서는 상기 충전단자부(30)와는 별도로 방전단자부(40)를 마련하여, 상기 충전단자부(30)를 통한 전기적 통로와 방전단자부(40)를 통한 전기적 통로가 다르게 구성되도록 한다.
여기서, 상기 충전단자부(30)와 배터리팩모듈(10) 사이 및 상기 방전단자부(40)와 배터리팩모듈(10) 사이에는 전류의 흐름을 온/오프 스위칭하기 위한 전류스위칭부(52, 54, 56, 58)들이 마련된다.
상기 전류스위칭부(52, 54, 56, 58)들은 예를 들어 FET(Field Effect Transistor) 스위칭소자로 마련될 수 있다.
상기 비엠에스모듈(20)과 상기 전류스우칭부(52, 54, 56, 58) 사이에는 전류 또는 전압값을 센싱하기 위한 신호선(22, 24)들이 배치되어 충전 또는 방전 시의 전류 또는 전압값을 센싱하도록 마련된다.
한편, 상기와 같이 전류스위칭부(52, 54, 56, 58)가 마련됨으로써, 충전 시에는 상기 충전단자부(30)로부터 상기 전류스위칭부들 중 직렬로 연결되는 전류스위칭부들(52, 54, 56)을 통해 전류가 흐르도록 통로가 형성된다.
또한, 방전 시에는 상기 전류스위칭부들 중 직렬과 병렬이 조합된 전류스위칭부들(54, 56, 58)을 통해 상기 방전단자부(40)로 전류가 흐르도록 통로가 형성된다.
통상, 배터리팩모듈(10)에 대한 전류의 충전 시에는 일정한 전류값으로 충전하고, 충전전류값이 높지 않으므로, 상기 직렬로 연결되는 전류스위칭부들(52, 54, 56)을 통해 전류가 흐르는 경우에도 그다지 발열이 높지 않다.
그러나, 배터리팩모듈(10)로부터 전류가 방전되는 방전 시에는 전기자전거가 통행하는 노면의 경사도, 자전거의 속도 등에 따라 고전류가 방전되는 경우가 발생되며, 이러한 경우에 직렬로 연결되는 전류스위칭부를 통해 전류가 방전될 경우에는 직렬로 연결되는 저항값이 산술적으로 합산이 되어 높은 저항에 따르는 발열량이 많아지게 된다.
따라서, 상기와 같이 배터리팩모듈(10)의 방전 시에는 직렬과 병렬이 조합된 전류스위칭부들(54, 56, 58)을 통해 전류가 흐르도록 함으로써, 전체 저항값을 감소시켜 전류 흐름에 따른 발열량이 작아지도록 구성된다.
따라서, 충전과 방전이 동일한 전기적 통로로 구성되는 종래의 전기자전거 또는 전기스쿠터용 배터리팩에 비해 방전 시의 발열량이 전체적으로 작아지는 효과를 발휘할 수 있다.
이상, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 기술적 사상은 이러한 것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 본 발명의 기술적 사상과 하기 될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 실시가 가능할 것이다.
따라서, 비록 도 1 에서는 4개의 전류스위칭부들(52, 54, 56, 58)이 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 충전을 위한 전기적 통로와 방전을 위한 전기적 통로가 다르게 구성될 수 있도록 다양한 갯수 및 위치에 상기 전류스위칭부들(52, 54, 56, 58)이 배치될 수 있다.
10: 배터리팩모듈 20: 비엠에스모듈
30: 충전단자부 40: 방전단자부
52, 54, 56, 58: 전류스위칭부

Claims (5)

  1. 복수개의 배터리셀들이 적층되어 형성되는 배터리팩모듈과;
    상기 배터리팩모듈에 결합되는 비엠에스모듈과;
    상기 배터리팩모듈에 전기적으로 접속되는 충전단자부를 포함하며,
    상기 충전단자부와 별도로 방전단자부가 설치되고,
    상기 충전단자부와 배터리팩모듈 사이 및 상기 방전단자부와 배터리팩모듈 사이에는 전류스위칭부가 설치되며,
    상기 전류스위칭부에 의해 상기 충전단자부와 배터리팩모듈 사이의 전기적 통로와 상기 방전단자부와 배터리팩모듈 사이의 전기적 통로가 서로 다르게 구분되도록 구성되고,
    상기 방전단자부와 배터리팩모듈 사이의 전기적 통로에서는 상기 전류스위칭부가 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 전기자전거용 배터리팩.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 충전단자부와 배터리팩모듈 사이의 전기적 통로에서는 상기 전류스위칭부가 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 전기자전거용 배터리팩.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
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