Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

KR102379556B1 - Battery system for fuel cell vehicle - Google Patents

Battery system for fuel cell vehicle Download PDF

Info

Publication number
KR102379556B1
KR102379556B1 KR1020190147574A KR20190147574A KR102379556B1 KR 102379556 B1 KR102379556 B1 KR 102379556B1 KR 1020190147574 A KR1020190147574 A KR 1020190147574A KR 20190147574 A KR20190147574 A KR 20190147574A KR 102379556 B1 KR102379556 B1 KR 102379556B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fuel cell
battery
high voltage
vehicle
voltage battery
Prior art date
Application number
KR1020190147574A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20210060032A (en
Inventor
김슬기롬
여영근
Original Assignee
현대모비스 주식회사
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 현대모비스 주식회사 filed Critical 현대모비스 주식회사
Priority to KR1020190147574A priority Critical patent/KR102379556B1/en
Publication of KR20210060032A publication Critical patent/KR20210060032A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102379556B1 publication Critical patent/KR102379556B1/en

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
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/30—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells
    • 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
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/51—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells characterised by AC-motors
    • 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
    • B60L58/40—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for controlling a combination of batteries and fuel cells
    • 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
    • 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
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 차량용 배터리 시스템은, 차량 구동용 모터에 동작 전원을 공급하는 고전압 배터리, 상기 고전압 배터리에 연결되어 상기 고전압 배터리에 충전용 전원을 공급하는 연료전지, 및 상기 고전압 배터리와 상기 연료전지 각각에 연결되고, 상기 고전압 배터리의 전원으로 동작하여 상기 연료전지의 상태를 모니터링하는 모니터링부를 포함한다.A battery system for a fuel cell vehicle according to a preferred embodiment of the present invention includes a high voltage battery for supplying operating power to a vehicle driving motor, a fuel cell connected to the high voltage battery to supply charging power to the high voltage battery, and the high voltage and a monitoring unit connected to each of the battery and the fuel cell, and monitoring the state of the fuel cell by operating as a power source of the high voltage battery.

Description

연료전지 차량용 배터리 시스템{BATTERY SYSTEM FOR FUEL CELL VEHICLE}Battery system for fuel cell vehicles {BATTERY SYSTEM FOR FUEL CELL VEHICLE}

본 발명은 연료전지 차량용 배터리 시스템에 관한 것으로, 일례로 고전압 배터리와 수소연료전지를 구비하는 연료전지 차량용 배터리 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a battery system for a fuel cell vehicle, and, for example, to a battery system for a fuel cell vehicle including a high voltage battery and a hydrogen fuel cell.

가솔린이나 중유 등의 화석연료를 주연료로 사용하는 내연 엔진을 이용하는 자동차는 대기오염 등 공해발생에 심각한 영향을 주고 있다. 최근에는 공해발생을 줄이기 위하여, 전기자동차 또는 하이브리드(Hybrid) 자동차와 같은 친환경 자동차가 개발되어 이용되고 있다.Vehicles using internal combustion engines that use fossil fuels such as gasoline or heavy oil as their main fuel have a serious impact on air pollution and other pollution. Recently, in order to reduce pollution, an eco-friendly vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle has been developed and used.

친환경 자동차 중에서는 동력원으로 수소연료전지를 이용하는 수소연료전지 차량이 있다.Among eco-friendly vehicles, there is a hydrogen fuel cell vehicle that uses a hydrogen fuel cell as a power source.

종래의 수소연료전지는 대략 -1V 내지 +1.2V까지의 출력 전압을 가지고 있다. 이러한 수소연료전지는 친환경적인 장점이 있는 반면, 차량의 출력 변화에 대응하여 전력을 빠르게 공급하기가 쉽지 않은 문제가 있다.A conventional hydrogen fuel cell has an output voltage of approximately -1V to +1.2V. While such a hydrogen fuel cell has the advantage of being environmentally friendly, there is a problem in that it is not easy to supply power quickly in response to a change in the output of the vehicle.

이에 따라, 수소연료전지 차량의 경우, 출력 변화에 대응하기 위해 고전압 배터리를 함께 이용하고 있다. 이러한 수소연료전지와 고전압 배터리의 경우, 구조적으로 분리되어 구성되고 있다.Accordingly, in the case of a hydrogen fuel cell vehicle, a high voltage battery is used together to respond to a change in output. The hydrogen fuel cell and the high voltage battery are structurally separated from each other.

한편, 수소연료전지의 전압을 센싱하는 센싱 IC(Integrated Circuit)의 경우, 수소연료전지의 출력 전압이 낮아서 수소연료전지로부터 전력을 직접 공급받아 동작하기가 어렵다. 이에 따라, 센싱 IC는 별도의 저전압부에서 절연 전원을 공급받아 동작하고 있다.On the other hand, in the case of a sensing IC (Integrated Circuit) for sensing the voltage of the hydrogen fuel cell, it is difficult to operate by directly receiving power from the hydrogen fuel cell because the output voltage of the hydrogen fuel cell is low. Accordingly, the sensing IC operates by receiving isolated power from a separate low-voltage unit.

즉, 종래에는 센싱 IC가 별도의 저전압부로부터 절연 전원을 공급받아 동작하기 때문에, 저전압부의 추가적인 구성으로 인해 회로 구성의 복잡도가 높아지는 문제가 있다.That is, since the conventional sensing IC operates by receiving isolated power from a separate low-voltage unit, there is a problem in that the complexity of the circuit configuration increases due to the additional configuration of the low-voltage unit.

대한민국 등록특허 제10-0711894호Republic of Korea Patent Registration No. 10-0711894

이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 고전압 배터리의 전력을 센싱 IC에 공급하도록 구성되는 연료전지 차량용 배터리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention has been devised in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a battery system for a fuel cell vehicle configured to supply power from a high voltage battery to a sensing IC.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 차량용 배터리 시스템은, 차량 구동용 모터에 동작 전원을 공급하는 고전압 배터리; 상기 고전압 배터리에 연결되어 상기 고전압 배터리에 충전용 전원을 공급하는 연료전지; 및 상기 고전압 배터리와 상기 연료전지 각각에 연결되고, 상기 고전압 배터리의 전원으로 동작하여 상기 연료전지의 상태를 모니터링하는 모니터링부;를 포함한다.According to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above object, there is provided a battery system for a fuel cell vehicle, comprising: a high voltage battery for supplying operating power to a motor for driving a vehicle; a fuel cell connected to the high voltage battery to supply power for charging to the high voltage battery; and a monitoring unit connected to each of the high voltage battery and the fuel cell, and operating as a power source of the high voltage battery to monitor the state of the fuel cell.

상기 연료전지는 상기 차량 구동용 모터에 동작 전원을 공급할 수 있다.The fuel cell may supply operating power to the motor for driving the vehicle.

상기 고전압 배터리와 상기 연료전지 각각에 연결되어 상기 고전압 배터리 또는 상기 연료전지의 동작 전원을 이용하여 상기 차량 구동용 모터를 동작시키는 인버터를 더 포함할 수 있다.The inverter may further include an inverter connected to each of the high voltage battery and the fuel cell to operate the vehicle driving motor using the operating power of the high voltage battery or the fuel cell.

상기 연료전지는 복수의 연료전지 셀을 포함하고, 상기 고전압 배터리는 복수의 배터리 셀을 포함하며, 상기 복수의 연료전지 셀 각각은 상기 복수의 배터리 셀 중에서 대응하는 배터리 셀에 병렬 연결될 수 있다.The fuel cell may include a plurality of fuel cell cells, the high voltage battery may include a plurality of battery cells, and each of the plurality of fuel cells may be connected in parallel to a corresponding battery cell among the plurality of battery cells.

상기 복수의 연료전지 셀 중에서 적어도 하나의 연료전지 셀과, 상기 적어도 하나의 연료전지 셀에 대응하는 배터리 셀 사이에는 흐름제어소자가 연결될 수 있다.A flow control device may be connected between at least one fuel cell among the plurality of fuel cells and a battery cell corresponding to the at least one fuel cell.

상기 흐름제어소자는 상기 연료전지에서 상기 고전압 배터리로 순방향 전류가 흐르도록 제어하고, 상기 고전압 배터리에서 상기 연료전지로 역방향 전류가 흐르지 않도록 제어할 수 있다.The flow control device may control a forward current to flow from the fuel cell to the high voltage battery, and may control a reverse current to not flow from the high voltage battery to the fuel cell.

상기 흐름제어소자는 스위치 소자일 수 있다.The flow control element may be a switch element.

상기 흐름제어소자는 다이오드 소자일 수 있다.The flow control device may be a diode device.

상기 모니터링부는 상기 복수의 연료전지 셀 각각을 모니터링하는 센싱 IC를 복수 구비할 수 있다.The monitoring unit may include a plurality of sensing ICs for monitoring each of the plurality of fuel cell cells.

상기 복수의 센싱 IC는 서로 데이지 체인 방식으로 연결될 수 있다.The plurality of sensing ICs may be connected to each other in a daisy chain manner.

상기 복수의 센싱 IC 각각의 사이에는 절연 통신 소자가 연결될 수 있다.An insulated communication element may be connected between each of the plurality of sensing ICs.

상기 복수의 센싱 IC 중에서 적어도 하나의 센싱 IC에 연결되는 제어부를 더 포함할 수 있다.The controller may further include a controller connected to at least one sensing IC among the plurality of sensing ICs.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 차량용 배터리 시스템에 의하면, 고전압 배터리의 전력을 센싱 IC에 공급하도록 구성됨으로써 별도의 저전원부 구성이 추가되지 않아 회로 복잡도가 증가하는 것을 방지하는 효과가 있다.According to the battery system for a fuel cell vehicle according to a preferred embodiment of the present invention, since it is configured to supply power from a high voltage battery to the sensing IC, a separate low-power unit configuration is not added, thereby preventing an increase in circuit complexity.

또한, 연료전지의 잉여전력을 고전압 배터리의 충전에 활용함으로써 연료 사용 효율이 향상되는 효과가 있다.In addition, there is an effect of improving fuel use efficiency by utilizing the surplus power of the fuel cell for charging the high voltage battery.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 차량용 배터리 시스템의 블록도이다.
도 2는 도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 차량용 배터리 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 3은 고전압 배터리 충전을 위한 전류 흐름을 설명하기 위한 도면이다.1 is a block diagram of a battery system for a fuel cell vehicle according to a preferred embodiment of the present invention.
2 is a schematic configuration diagram of a battery system for a fuel cell vehicle according to a preferred embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining a current flow for charging a high voltage battery.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First of all, it should be noted that in adding reference numerals to the components of each drawing, the same components are given the same reference numerals as much as possible even though they are indicated on different drawings. In addition, preferred embodiments of the present invention will be described below, but the technical spirit of the present invention is not limited thereto or may be variously implemented by those skilled in the art without being limited thereto.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 차량용 배터리 시스템의 블록도이다. 도 2는 도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 차량용 배터리 시스템의 개략적인 구성도이다.1 is a block diagram of a battery system for a fuel cell vehicle according to a preferred embodiment of the present invention. 2 is a schematic configuration diagram of a battery system for a fuel cell vehicle according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 차량용 배터리 시스템(100)은, 고전압 배터리(110), 연료전지(120), 모니터링부(130), 제어부(140), 및 인버터(150)를 포함할 수 있다.1 and 2 , the battery system 100 for a fuel cell vehicle according to a preferred embodiment of the present invention includes a high voltage battery 110 , a fuel cell 120 , a monitoring unit 130 , a control unit 140 , and an inverter 150 .

고전압 배터리(110)는 차량 구동용 모터(200)의 동작 전원으로 이용될 수 있다. 고전압 배터리(110)는 서로 직렬 연결되는 배터리 셀을 복수 구비할 수 있다. 고전압 배터리(110)는 제1 배터리 셀(111), 제2 배터리 셀(113), 및 제3 배터리 셀(115)을 포함할 수 있다. 여기서, 배터리 셀은 그 개수가 세 개로 한정되는 것이 아니고 더욱 많이 구비될 수 있다.The high voltage battery 110 may be used as an operating power of the vehicle driving motor 200 . The high voltage battery 110 may include a plurality of battery cells connected in series to each other. The high voltage battery 110 may include a first battery cell 111 , a second battery cell 113 , and a third battery cell 115 . Here, the number of battery cells is not limited to three, and more battery cells may be provided.

연료전지(120)는, 고전압 배터리(110)와 함께 차량 구동용 모터(200)의 동작 전원으로 이용될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 연료전지(120)는 수소연료전지일 수 있다. 연료전지(120)는 연료전지 셀을 복수 구비할 수 있다. 연료전지(120)는 제1 연료전지 셀(121), 제2 연료전지 셀(123), 및 제3 연료전지 셀(125)을 포함할 수 있다. 여기서, 연료전지 셀은 그 개수가 세 개로 한정되는 것이 아니고 더욱 많이 구비될 수 있다.The fuel cell 120 may be used as an operating power source of the vehicle driving motor 200 together with the high voltage battery 110 . In one embodiment, the fuel cell 120 may be a hydrogen fuel cell. The fuel cell 120 may include a plurality of fuel cell cells. The fuel cell 120 may include a first fuel cell cell 121 , a second fuel cell cell 123 , and a third fuel cell cell 125 . Here, the number of the fuel cell cells is not limited to three, but more may be provided.

제1 연료전지 셀(121), 제2 연료전지 셀(123), 및 제3 연료전지 셀(125) 각각은 대응하는 배터리 셀에 연결될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 연료전지 셀(121)은 제1 배터리 셀(111)에 병렬 연결될 수 있다. 제2 연료전지 셀(123)은 제2 배터리 셀(113)에 병렬 연결될 수 있다. 제3 연료전지 셀(125)은 제3 배터리 셀(115)에 병렬 연결될 수 있다.Each of the first fuel cell cell 121 , the second fuel cell cell 123 , and the third fuel cell 125 may be connected to a corresponding battery cell. In an embodiment, the first fuel cell 121 may be connected in parallel to the first battery cell 111 . The second fuel cell 123 may be connected in parallel to the second battery cell 113 . The third fuel cell 125 may be connected in parallel to the third battery cell 115 .

제1 연료전지 셀(121), 제2 연료전지 셀(123), 및 제3 연료전지 셀(125) 각각은 대응하는 배터리 셀에 잉여전력을 공급하여 충전시킬 수 있다. 여기서, 연료전지 셀의 전압이 배터리 셀에 공급도록함과 동시에 배터리 셀의 전압이 연료전지 셀에 인가되는 것을 방지하기 위한 흐름제어소자(CT)가 연료전지 셀과 배터리 셀 사이에 연결될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 흐름제어 소자(CT)는 스위칭 소자일 수 있다. 스위칭 소자는 턴 온 또는 턴 오프 동작에 따라 연료전지(120)에서 고전압 배터리(110)로 순방향 전류가 흐르도록 한다.Each of the first fuel cell 121 , the second fuel cell 123 , and the third fuel cell 125 may be charged by supplying surplus power to a corresponding battery cell. Here, a flow control device CT for supplying the voltage of the fuel cell to the battery cell and simultaneously preventing the voltage of the battery cell from being applied to the fuel cell may be connected between the fuel cell and the battery cell. In one embodiment, the flow control element (CT) may be a switching element. The switching element allows a forward current to flow from the fuel cell 120 to the high voltage battery 110 according to a turn-on or turn-off operation.

다른 실시예에 있어서, 흐름제어소자(CT)는 다이오드 소자일 수 있다. 도 3을 참고하면, 흐름제어소자(CT)가 다이오드 소자인 경우, 제1 연료전지 셀(121)의 양전압단과 제1 배터리 셀(111)의 양전압단 사이에 제1 다이오드(D1)가 연결될 수 있다. 제1 연료전지 셀(121)의 음전압단과 제1 배터리 셀(111)의 음전압단 사이에 제2 다이오드(D2)가 연결될 수 있다. 제2 연료전지 셀(123)의 음전압단과 제2 배터리 셀(113)의 음전압단 사이에 제3 다이오드(D3)가 연결될 수 있다. 제3 연료전지 셀(125)의 음전압단과 제3 배터리 셀(115)의 음전압단 사이에 제4 다이오드(D4)가 연결될 수 있다.In another embodiment, the flow control device (CT) may be a diode device. Referring to FIG. 3 , when the flow control device CT is a diode device, the first diode D1 is disposed between the positive voltage terminal of the first fuel cell 121 and the positive voltage terminal of the first battery cell 111 . can be connected The second diode D2 may be connected between the negative voltage terminal of the first fuel cell 121 and the negative voltage terminal of the first battery cell 111 . The third diode D3 may be connected between the negative voltage terminal of the second fuel cell 123 and the negative voltage terminal of the second battery cell 113 . The fourth diode D4 may be connected between the negative voltage terminal of the third fuel cell 125 and the negative voltage terminal of the third battery cell 115 .

제1 다이오드(D1),제2 다이오드(D2), 제3 다이오드(D3), 및 제4 다이오드(D4)는 PN 접합 다이오드일 수 있다. 제1 다이오드(D1)는 P형 반도체가 제1 연료전지셀(121)의 양전압단에 연결되고, N형 반도체가 제1 배터리 셀(111)의 양전압단에 연결될 수 있다. 제2 다이오드(D2)는 P형 반도체가 제1 배터리 셀(111)의 음전압단에 연결되고, N형 반도체가 제1 연료전지 셀(121)의 음전압단에 연결될 수 있다. 제3 다이오드(D3)는 P형 반도체가 제2 배터리 셀(113)의 음전압단에 연결되고, N형 반도체가 제2 연료전지 셀(123)의 음전압단에 연결될 수 있다. 제4 다이오드(D4)는 P형 반도체가 제3 배터리 셀(115)의 음전압단에 연결되고, N형 반도체가 제3 연료전지 셀(125)의 음전압단에 연결될 수 있다. 이를 통해 제1 다이오드(D1), 제2 다이오드(D2), 제3 다이오드(D3), 및 제4 다이오드(D4)는 연료전지(120)에서 고전압 배터리(110)로 순방향 전류가 흐르도록 한다. 또한, 제1 다이오드(D1), 제2 다이오드(D2), 제3 다이오드(D3), 및 제4 다이오드(D4)는 고전압 배터리 (110)로부터 연료전지 (120)로 역방향 전류가 흐르는 것을 방지한다.The first diode D1 , the second diode D2 , the third diode D3 , and the fourth diode D4 may be PN junction diodes. In the first diode D1 , a P-type semiconductor may be connected to a positive voltage terminal of the first fuel cell cell 121 , and an N-type semiconductor may be connected to a positive voltage terminal of the first battery cell 111 . In the second diode D2 , a P-type semiconductor may be connected to a negative voltage terminal of the first battery cell 111 , and an N-type semiconductor may be connected to a negative voltage terminal of the first fuel cell cell 121 . In the third diode D3 , the P-type semiconductor may be connected to the negative voltage terminal of the second battery cell 113 , and the N-type semiconductor may be connected to the negative voltage terminal of the second fuel cell 123 . In the fourth diode D4 , the P-type semiconductor may be connected to the negative voltage terminal of the third battery cell 115 , and the N-type semiconductor may be connected to the negative voltage terminal of the third fuel cell 125 . Through this, the first diode D1 , the second diode D2 , the third diode D3 , and the fourth diode D4 allow a forward current to flow from the fuel cell 120 to the high voltage battery 110 . In addition, the first diode D1 , the second diode D2 , the third diode D3 , and the fourth diode D4 prevent a reverse current from flowing from the high voltage battery 110 to the fuel cell 120 . .

모니터링부(130)는 연료전지(120)의 상태를 모니터링할 수 있다. 모니터링부(130)는 연료전지(120)의 충전 상태와 고장 상태 등을 모니터링할 수 있다. 모니터링부(130)는 연료전지(120)의 복수의 연료전지 셀 각각에 대해 모니터링할 수 있다. 모니터링부(130)는 대응하는 연료전지 셀을 모니터링하는 센싱 IC를 복수 구비할 수 있다. 모니터링부(130)는 제1 센싱 IC(131), 제2 센싱 IC(133), 및 제3 센싱 IC(135)를 포함할 수 있다. 센싱 IC는 그 개수가 이에 한정되지 않고 더욱 많은 수가 구비될 수 있다.The monitoring unit 130 may monitor the state of the fuel cell 120 . The monitoring unit 130 may monitor a state of charge and a failure state of the fuel cell 120 . The monitoring unit 130 may monitor each of a plurality of fuel cell cells of the fuel cell 120 . The monitoring unit 130 may include a plurality of sensing ICs for monitoring the corresponding fuel cell cells. The monitoring unit 130 may include a first sensing IC 131 , a second sensing IC 133 , and a third sensing IC 135 . The number of sensing ICs is not limited thereto, and a larger number of sensing ICs may be provided.

제1 센싱 IC(131)는 제1 연료전지 셀(121)을 모니터링할 수 있다. 제2 센싱 IC(133)는 제2 연료전지 셀(123)을 모니터링할 수 있다. 제3 센싱 IC(135)는 제3 연료전지 셀(125)을 모니터링할 수 있다.The first sensing IC 131 may monitor the first fuel cell 121 . The second sensing IC 133 may monitor the second fuel cell 123 . The third sensing IC 135 may monitor the third fuel cell 125 .

한편, 모니터링부(130)는 고전압 배터리(110)로부터 동작 전압을 공급받아 동작할 수 있다. 제1 센싱 IC(131)는 제1 배터리 셀(111)에 연결되어 제1 배터리 셀(111)로부터 동작 전원을 공급받아 동작할 수 있다. 제2 센싱 IC(133)는 제2 배터리 셀(113)에 연결되어 제2 배터리 셀(113)로부터 동작 전원을 공급받아 동작할 수 있다. 제3 센싱 IC(135)는 제3 배터리 셀(115)에 연결되어 제3 배터리 셀(115)로부터 동작 전원을 공급받아 동작할 수 있다.Meanwhile, the monitoring unit 130 may operate by receiving an operating voltage from the high voltage battery 110 . The first sensing IC 131 may be connected to the first battery cell 111 to receive operating power from the first battery cell 111 to operate. The second sensing IC 133 may be connected to the second battery cell 113 to receive operating power from the second battery cell 113 to operate. The third sensing IC 135 may be connected to the third battery cell 115 to receive operating power from the third battery cell 115 to operate.

이를 통해, 본 발명의 배터리 시스템(100)은, 모니터링부(130)를 동작시키기 위한 별도의 저전압부 구성이 요구되지 않는다.Through this, in the battery system 100 of the present invention, a separate low-voltage unit configuration for operating the monitoring unit 130 is not required.

일 실시예에 있어서, 제1 센싱 IC(131), 제2 센싱 IC(133), 제3 센싱 IC(135)는 서로 데이지 체인 방식으로 연결될 수 있다. 여기서, 제1 센싱 IC(131)와 제2 센싱 IC(133)는 별도의 절연 통신 소자(CAP)를 통해 연결될 수 있다. 또한, 제2 센싱 IC(133)와 제3 센싱 IC(135)는 절연 통신 소자(CAP)를 통해 연결될 수 있다. 이와 더불어, 제1 센싱 IC(131)는 절연 통신 소자(CAP)를 통해 제어부(140)에 연결될 수 있다.In an embodiment, the first sensing IC 131 , the second sensing IC 133 , and the third sensing IC 135 may be connected to each other in a daisy chain manner. Here, the first sensing IC 131 and the second sensing IC 133 may be connected through a separate isolated communication device CAP. In addition, the second sensing IC 133 and the third sensing IC 135 may be connected through an isolated communication device CAP. In addition, the first sensing IC 131 may be connected to the controller 140 through the isolated communication device CAP.

제3 센싱 IC(135)의 센싱 정보는, 제2 센싱 IC(133)와 제1 센싱 IC(131)를 거쳐 제어부(140)에 전달될 수 있다. 제2 센싱 IC(135)의 센싱 정보는 제1 센싱 IC(131)를 거쳐 제어부(140)에 전달될 수 있다.The sensing information of the third sensing IC 135 may be transmitted to the controller 140 through the second sensing IC 133 and the first sensing IC 131 . The sensing information of the second sensing IC 135 may be transmitted to the controller 140 via the first sensing IC 131 .

제어부(140)는 모니터링부(130)로부터 각종 센싱 정보를 전달받을 수 있다. 제어부(140)는 전달받은 각종 센싱 정보를 이용하여 연료전지(120)의 상태를 판단할 수 있다. 제어부(140)는 각종 센싱 정보를 이용하여 인버터(150)를 제어할 수 있다. 제어부(140)는 인터버(150) 제어를 통해 차량 구동용 모터(200)를 동작시킬 수 있다.The control unit 140 may receive various types of sensing information from the monitoring unit 130 . The controller 140 may determine the state of the fuel cell 120 by using the received various sensing information. The controller 140 may control the inverter 150 using various types of sensing information. The controller 140 may operate the motor 200 for driving the vehicle through the control of the inverter 150 .

인버터(150)는 고전압 배터리(110)와 연료전지(120) 각각에 연결될 수 있다. 인버터(150)는 제어부(140)의 제어에 의해 고전압 배터리(110)의 전원을 이용하여 차량 구동용 모터(200)를 동작시킬 수 있다. 또한, 인버터(150)는 제어부(140)의 제어에 의해 연료전지(120)의 전원을 이용하여 차량 구동용 모터(200)를 동작시킬 수 있다.The inverter 150 may be connected to each of the high voltage battery 110 and the fuel cell 120 . The inverter 150 may operate the vehicle driving motor 200 by using the power of the high voltage battery 110 under the control of the controller 140 . Also, the inverter 150 may operate the vehicle driving motor 200 by using the power of the fuel cell 120 under the control of the controller 140 .

도 3은 고전압 배터리 충전을 위한 전류 흐름을 설명하기 위한 도면이다. 도 3을 참고하면, 연료전지(120)를 이용한 고전압 배터리(110)의 충전을 확인할 수 있다. 도 3에서, 흐름제어소자(CT)가 다이오드 소자인 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.3 is a diagram for explaining a current flow for charging a high voltage battery. Referring to FIG. 3 , charging of the high voltage battery 110 using the fuel cell 120 can be confirmed. In FIG. 3 , the flow control element CT is illustrated as a diode element, but is not limited thereto.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains may make various modifications, changes and substitutions within the scope without departing from the essential characteristics of the present invention. will be. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are for explaining, not limiting, the technical spirit of the present invention, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments and the accompanying drawings .

본 발명에 따른 단계들 및/또는 동작들은 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 수 있는 것과 같이, 다른 순서로, 또는 병렬적으로, 또는 다른 에포크(epoch) 등을 위해 다른 실시 예들에서 동시에 일어날 수 있다.Steps and/or operations according to the present invention may occur concurrently in different embodiments, either in a different order, or in parallel, or for different epochs, etc., as would be understood by one of ordinary skill in the art. can

실시 예에 따라서는, 단계들 및/또는 동작들의 일부 또는 전부는 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체에 저장된 명령, 프로그램, 상호작용 데이터 구조(interactive data structure), 클라이언트 및/또는 서버를 구동하는 하나 이상의 프로세서들을 사용하여 적어도 일부가 구현되거나 또는 수행될 수 있다. 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체는 예시적으로 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어, 및/또는 그것들의 어떠한 조합일 수 있다. 또한, 본 명세서에서 논의된 "모듈"의 기능은 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어, 및/또는 그것들의 어떠한 조합으로 구현될 수 있다.Depending on the embodiment, some or all of the steps and/or operations run instructions, a program, an interactive data structure, a client and/or a server stored in one or more non-transitory computer-readable media. At least some may be implemented or performed using one or more processors. The one or more non-transitory computer-readable media may be illustratively software, firmware, hardware, and/or any combination thereof. Further, the functionality of a “module” discussed herein may be implemented in software, firmware, hardware, and/or any combination thereof.

100: 연료전지 차량용 배터리 시스템
110: 고전압 배터리
111, 113, 115: 제1, 제2, 제3 배터리 셀
120: 연료전지
121, 123, 125: 제1, 제2, 제3 연료전지 셀
130: 모니터링부
140: 제어부
150: 인버터
CT: 흐름제어소자
200: 차량 구동용 모터100: fuel cell vehicle battery system
110: high voltage battery
111, 113, 115: first, second, and third battery cells
120: fuel cell
121, 123, 125: first, second, and third fuel cell cells
130: monitoring unit
140: control unit
150: inverter
CT: flow control device
200: motor for driving a vehicle

Claims (12)

차량 구동용 모터에 동작 전원을 공급하는 고전압 배터리;
상기 고전압 배터리에 연결되어 상기 고전압 배터리에 충전용 전원을 공급하는 연료전지; 및
상기 고전압 배터리와 상기 연료전지 각각에 연결되고, 상기 고전압 배터리의 전원으로 동작하여 상기 연료전지의 상태를 모니터링하는 모니터링부;
를 포함하는 연료전지 차량용 배터리 시스템.a high-voltage battery for supplying operating power to a motor for driving a vehicle;
a fuel cell connected to the high voltage battery to supply power for charging to the high voltage battery; and
a monitoring unit connected to each of the high voltage battery and the fuel cell and operating as a power source of the high voltage battery to monitor a state of the fuel cell;
A battery system for a fuel cell vehicle comprising a. 제 1 항에 있어서,
상기 연료전지는 상기 차량 구동용 모터에 동작 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량용 배터리 시스템.The method of claim 1,
The fuel cell is a battery system for a fuel cell vehicle, characterized in that it supplies operating power to the motor for driving the vehicle. 제 2 항에 있어서,
상기 고전압 배터리와 상기 연료전지 각각에 연결되어 상기 고전압 배터리 또는 상기 연료전지의 동작 전원을 이용하여 상기 차량 구동용 모터를 동작시키는 인버터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량용 배터리 시스템.3. The method of claim 2,
and an inverter connected to each of the high voltage battery and the fuel cell to operate the vehicle driving motor using the operating power of the high voltage battery or the fuel cell. 제 1 항에 있어서,
상기 연료전지는 복수의 연료전지 셀을 포함하고,
상기 고전압 배터리는 복수의 배터리 셀을 포함하며,
상기 복수의 연료전지 셀 각각은 상기 복수의 배터리 셀 중에서 대응하는 배터리 셀에 병렬 연결되는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량용 배터리 시스템.The method of claim 1,
The fuel cell includes a plurality of fuel cell cells,
The high voltage battery includes a plurality of battery cells,
Each of the plurality of fuel cell cells is connected in parallel to a corresponding battery cell among the plurality of battery cells. 제 4 항에 있어서,
상기 복수의 연료전지 셀 중에서 적어도 하나의 연료전지 셀과, 상기 적어도 하나의 연료전지 셀에 대응하는 배터리 셀 사이에는 흐름제어소자가 연결되는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량용 배터리 시스템.5. The method of claim 4,
A fuel cell vehicle battery system, characterized in that a flow control element is connected between at least one fuel cell among the plurality of fuel cell cells and a battery cell corresponding to the at least one fuel cell cell. 제 5 항에 있어서,
상기 흐름제어소자는 상기 연료전지에서 상기 고전압 배터리로 순방향 전류가 흐르도록 제어하고, 상기 고전압 배터리에서 상기 연료전지로 역방향 전류가 흐르지 않도록 제어하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량용 배터리 시스템.6. The method of claim 5,
The flow control device controls a forward current to flow from the fuel cell to the high voltage battery, and controls so that a reverse current does not flow from the high voltage battery to the fuel cell. 제 5 항에 있어서,
상기 흐름제어소자는 스위치 소자인 것을 특징으로 하는 연료전지 차량용 배터리 시스템.6. The method of claim 5,
The flow control element is a battery system for a fuel cell vehicle, characterized in that the switch element. 제 5 항에 있어서,
상기 흐름제어소자는 다이오드 소자인 것을 특징으로 하는 연료전지 차량용 배터리 시스템.6. The method of claim 5,
The flow control device is a battery system for a fuel cell vehicle, characterized in that the diode device. 제 4 항에 있어서,
상기 모니터링부는 상기 복수의 연료전지 셀 각각을 모니터링하는 센싱 IC를 복수 구비하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량용 배터리 시스템.5. The method of claim 4,
The battery system for a fuel cell vehicle, characterized in that the monitoring unit includes a plurality of sensing ICs for monitoring each of the plurality of fuel cell cells. 제 9 항에 있어서,
상기 복수의 센싱 IC는 서로 데이지 체인 방식으로 연결되는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량용 배터리 시스템.10. The method of claim 9,
The plurality of sensing ICs are connected to each other in a daisy chain manner. 제 10 항에 있어서,
상기 복수의 센싱 IC 각각의 사이에는 절연 통신 소자가 연결되는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량용 배터리 시스템.11. The method of claim 10,
An insulated communication element is connected between each of the plurality of sensing ICs. 제 9 항에 있어서,
상기 복수의 센싱 IC 중에서 적어도 하나의 센싱 IC에 연결되는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량용 배터리 시스템.10. The method of claim 9,
The fuel cell vehicle battery system according to claim 1, further comprising a controller connected to at least one sensing IC among the plurality of sensing ICs.
KR1020190147574A 2019-11-18 2019-11-18 Battery system for fuel cell vehicle KR102379556B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190147574A KR102379556B1 (en) 2019-11-18 2019-11-18 Battery system for fuel cell vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190147574A KR102379556B1 (en) 2019-11-18 2019-11-18 Battery system for fuel cell vehicle

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210060032A KR20210060032A (en) 2021-05-26
KR102379556B1 true KR102379556B1 (en) 2022-03-28

Family

ID=76137542

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190147574A KR102379556B1 (en) 2019-11-18 2019-11-18 Battery system for fuel cell vehicle

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102379556B1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002025761A1 (en) * 2000-09-20 2002-03-28 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Hybrid power supply device
JP2011232233A (en) * 2010-04-28 2011-11-17 Yazaki Corp Voltage measurement device for battery packs

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100711894B1 (en) 2005-10-07 2007-04-25 삼성에스디아이 주식회사 Fuel Cell and Fuel Cell Battery Carging Contrl Method

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002025761A1 (en) * 2000-09-20 2002-03-28 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Hybrid power supply device
JP2011232233A (en) * 2010-04-28 2011-11-17 Yazaki Corp Voltage measurement device for battery packs

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Fuel cell based hybrid systems, B. Davat 외 22, 2009 8th International Symposium on Advanced Electromechanical Motion Systems & Electric Drives Joint Symposium (2009. 07. 01. 공개)*

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210060032A (en) 2021-05-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9321359B2 (en) Power supply system and method for charging battery of vehicle
US9266482B2 (en) Onboard power supply system and method for operating the onboard power supply system
JP6284496B2 (en) Voltage converter
EP3078536A1 (en) Energy storage system with range extender and energy management and control method
JP2015209058A (en) Power supply device
US20140070760A1 (en) Power generation system that optimizes the power provided to charge batteries
US9780665B2 (en) Methods and systems for controlling a boost converter
US10923924B2 (en) Power supply device of vehicle
KR102379556B1 (en) Battery system for fuel cell vehicle
CN110015208B (en) Drive device for a motor vehicle and method for operating the same
US8829855B2 (en) Power generation system that optimizes the power provided to start a generator
KR20180052318A (en) Apparatus for protecting inverse voltage of battery
KR20210112444A (en) Power relay assembly, vehicle comprising thereof and controlling method of power relay assembly
CN111146999A (en) Inverter system for vehicle
JP2016077124A (en) Electric power supply
CN221642333U (en) Power supply circuit, power supply system and vehicle
KR20170070525A (en) Apparatus for autonomous battery balancing
KR102042433B1 (en) Battery management system protection apparatus
TWI645650B (en) Electric vehicle power supply system and multi-power supply method
CN107069930B (en) Unmanned aerial vehicle energy conditioning circuit and method
CN117818419A (en) Power supply circuit, power supply system and vehicle
KR101638148B1 (en) Apparatus and method for providing power in battery management system
CN210852113U (en) Automobile starting circuit based on auxiliary battery
KR101243007B1 (en) Bms for balance control apparatus for bms
KR20190139615A (en) Apparatus for managing power of electric field load in vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant