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

KR20120112811A - 고전력 부하 장치를 포함하는 마이크로 하이브리드 차량용 배터리 시스템 - Google Patents

고전력 부하 장치를 포함하는 마이크로 하이브리드 차량용 배터리 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20120112811A
KR20120112811A KR1020127021688A KR20127021688A KR20120112811A KR 20120112811 A KR20120112811 A KR 20120112811A KR 1020127021688 A KR1020127021688 A KR 1020127021688A KR 20127021688 A KR20127021688 A KR 20127021688A KR 20120112811 A KR20120112811 A KR 20120112811A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
electrical system
starter
voltage electrical
voltage
Prior art date
Application number
KR1020127021688A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101380756B1 (ko
Inventor
요아힘 페처
슈테판 부츠만
홀거 핑크
Original Assignee
에스비 리모티브 저머니 게엠베하
에스비리모티브 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 에스비 리모티브 저머니 게엠베하, 에스비리모티브 주식회사 filed Critical 에스비 리모티브 저머니 게엠베하
Publication of KR20120112811A publication Critical patent/KR20120112811A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101380756B1 publication Critical patent/KR101380756B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R25/00—Fittings or systems for preventing or indicating unauthorised use or theft of vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • 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
    • B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B60L1/003—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to auxiliary motors, e.g. for pumps, compressors
    • 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
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/20—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules having different nominal voltages
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/03—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for
    • B60R16/033—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for characterised by the use of electrical cells or batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/24—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means
    • B60W10/26—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means for electrical energy, e.g. batteries or capacitors
    • 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
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/08—Three-wire systems; Systems having more than three wires
    • 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
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/08—Three-wire systems; Systems having more than three wires
    • H02J1/082—Plural DC voltage, e.g. DC supply voltage with at least two different DC voltage levels
    • 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
    • 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
    • H02J7/14—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • H02J7/1423—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle with multiple batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion 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
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using 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
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명은 내연기관을 장착한 자동차용 배터리 시스템에 관한 것으로, 배터리 시스템은 하나 이상의 스타터 회로와, 저전압 전기 시스템과, 고전압 전기 시스템을 포함한다. 스타터 회로는 스타터 배터리(10)와, 이 스타터 배터리(10)와 연결되거나 연결될 수 있는 스타터(11)를 구비하며, 이 스타터는 스타터 신호에 기초하여 내연기관을 시동하도록 형성된다. 저전압 전기 시스템은 제1 전압을 생성하여 저전압 전기 시스템으로 출력하도록 형성되는 전기 시스템 배터리(15)와, 하나 이상의 전기 부하 장치(14-2)를 구비한다. 고전압 전기 시스템은, 내연기관에 의해 작동될 수 있으며, 제1 전압보다 더 높은 제2 전압을 생성하여 고전압 전기 시스템으로 출력하도록 형성되는 전기 제너레이터(13-2)를 구비한다. 고전압 전기 시스템은 제1 커플링 유닛(16)을 통해 저전압 전기 시스템과 연결되며, 제1 커플링 유닛은 고전압 전기 시스템으로부터 전기 에너지를 인출하여 저전압 전기 시스템으로 공급하도록 형성된다. 저전압 전기 시스템은 제2 커플링 유닛(17)을 통해 스타터 회로와 연결되며, 제2 커플링 유닛은 저전압 전기 시스템으로부터 전기 에너지를 인출하여 스타터 회로로 공급하도록 형성된다. 그 외에도 본 발명은 대응하는 배터리 시스템을 장착한 자동차에 관한 것이다.

Description

고전력 부하 장치를 포함하는 마이크로 하이브리드 차량용 배터리 시스템{BATTERY SYSTEM FOR MICRO-HYBRID VEHICLES COMPRISING HIGH-EFFICIENCY CONSUMERS}
본 발명은 수많은 다양한 유형의 전기 부하 장치에 단일 작동 전압을 공급하는 자동차용 배터리 시스템에 관한 것이다. 또한 본 발명은 대응하는 배터리 시스템을 장착한 자동차에 관한 것이다.
내연기관을 장착한 자동차에서 내연기관을 위한 전기 스타터뿐 아니라 자동차의 추가 전기 장치에 전기를 공급하기 위해 표준에 따라 14V로 작동되는 이른바 전기 시스템이 제공된다(도 1 참조). 내연기관(미도시)을 시동할 시에, 전기 공급을 위해 제공되는 스타터 배터리(10)의 충전 상태에 따른 전압이 전기 시스템을 통해 (도 1의 실시 예에서: 적절한 스타터 신호에 의해 스위치(12)가 폐쇄되면) 내연기관을 시동하는 스타터(11)로 제공된다. 내연기관이 시동되면, 내연기관은 전기 제너레이터(13-1)("다이나모(dynamo)")를 구동하며, 그런 다음 전기 제너레이터는 약 14V의 전압을 생성하여 전기 시스템을 통해 자동차 내 다양한 전기 부하 장치(14-1)로 제공한다. 이때 전기 제너레이터(13-1)는 시동 과정에 의해 부하가 발생한 스타터 배터리(10)를 다시 충전한다.
현재 이른바 마이크로-하이브리드 자동차가 가까운 미래에 널리 보급될 것으로 기대되고 있다. 상기 등급의 자동차는 "순수" 하이브리드 자동차와는 다르게 구동을 위해 내연기관만 포함한다. 그럼에도, 예컨대 제동 시에 운동 에너지를 전기 형태로 회수(회생)하기 위한 장치들이 제공된다. 그러나 이처럼 전기 형태로 회수되는 에너지는 구동을 위해 이용되는 것이 아니라, 특히 내연기관에 의해 작동되는 전기 제너레이터를 가능한 덜 이용하도록 하기 위해 자동 시동-정지 장치(automatic start-stop device) 및 기타 전기 서브 시스템을 위해 이용되며, 이런 점은 내연기관의 부하와 그에 따른 내연기관의 연료 소모량을 감소시킨다.
그러나 오늘날 이미 양산되고 있는 마이크로-하이브리드 자동차는 통상적으로 이용되는 납 축전지의 수명과 관련하여 심각한 문제가 있는데, 그 이유는 상기 납 축전지가 종래의 자동차에 비해 상당한 추가 전하 유동률이 가해지기 때문이다. 이에 대한 원인은, 전기 부하 장치가 내연기관이 작동 정지되는 정지 단계(stop phase) 동안 배터리로부터 전기를 공급받아야 한다는 점에 있다. 다른 한편으로 이처럼 더욱 빠르게 방전되는 배터리는 비교적 짧은 회생 단계 동안 다시 충전되며, 이런 점은 재차 배터리의 부하를 나타낸다. 그로 인해 마이크로 하이브리드 차량에서 배터리는 부분적으로 2년의 수명을 밑돌게 된다. 종종 요구되는 배터리 교환은 자동차의 신뢰성과 관련한 문제를 초래하며, 고객에게는 불쾌감을 주게 된다.
최신 장비를 갖춘 자동차에서 추가의 문제는, 14V에서 작동되는 전기 시스템에서 예컨대 전기식 에어컨 컴프레셔 또는 전기식 난방 시스템과 같은 전기식 고전력 부하 장치의 전기 공급이 문제가 된다는 점에 있는데, 그 이유는 상기 부하 장치가 비교적 낮은 전압으로 인해, 필요한 출력을 제공하기 위해, 매우 높은 전류를 공급받아야만 하기 때문이다.
발명의 제1 관점은 내연기관을 장착한 자동차용 배터리 시스템에 관한 것으로, 배터리 시스템은 하나 이상의 스타터 회로(starter circuit)와, 저전압 전기 시스템(low-voltage electrical system)과, 고전압 전기 시스템을 포함한다. 스타터 회로는 스타터 배터리와, 이 스타터 배터리와 연결되거나 연결될 수 있는 스타터를 구비하며, 스타터는 스타터 신호에 기초하여 내연기관을 시동하도록 형성된다. 저전압 전기 시스템은, 제1 전압을 생성하여 저전압 전기 시스템으로 출력하도록 형성되는 전기 시스템 배터리와, 하나 이상의 전기 부하장치를 구비한다. 고전압 전기 시스템은 내연기관에 의해 작동될 수 있으며 제1 전압보다 더 높은 제2 전압을 생성하여 고전압 전기 시스템으로 출력하도록 형성되는 하나 이상의 전기 제너레이터를 구비한다. 고전압 전기 시스템은 제1 커플링 유닛을 통해 저전압 전기 시스템과 연결되며, 제1 커플링 유닛은 고전압 전기 시스템으로부터 전기 에너지를 인출하여 저전압 전기 시스템으로 공급하도록 형성된다. 저전압 전기 시스템은 제2 커플링 유닛을 통해 스타터 회로와 연결되고, 제2 커플링 유닛은 저전압 전기 시스템으로부터 전기 에너지를 인출하여 스타터 회로로 공급하도록 형성된다.
본 발명에 따른 전기 시스템 또는 배터리 시스템은 이용되는 배터리가 더욱 높은 수명을 가지며 고전력 부하 장치의 전기 공급에 더욱 적합하다.
본 발명은, 또한 저전압 전기 시스템에 의해서도, 낮은 (제1) 전압에 적합하게 구성되는 전기 부하 장치가 작동될 수 있다는 장점이 있다. 그러나 고전력 부하 장치의 경우, 더욱 높은 제2 전압을 바탕으로 고전압 부하 장치에 더욱 낮은 전류를 공급할 수 있는 고전압 전기 시스템이 이용된다. 또한, 스타터 회로는 저전압 전기 시스템으로부터 분리되고, 스타터 회로 및 저전압 전기 시스템은 각각 자체의 배터리, 즉 일측은 스타터 배터리를, 그리고 타측은 전기 시스템 배터리를 구비한다. 그럼으로써 저전압 전기 시스템은 안정화되고 마이크로-하이브리드 차량의 자동 시동-정지 장치로 인한 빈번한 시동 과정에 대해 더욱 둔감하다. 따라서 특히 저전압 전기 시스템의 전압은 시동 시에 전혀 강하되지 않거나, 적어도 분명히 더욱 적게 강하되며, 이런 점은 저전압 전기 시스템에서 작동되는 전기 부하 장치의 완벽하고 그에 따라 신뢰할 수 있는 기능을 보장한다.
전기 제너레이터는, 본 발명에 따라, 고전압 전기 시스템 내에 배치되며, 내연기관의 시동이 이루어진 후에는 적어도 부분적으로 스타터 배터리를 충전하기 위해 저전압 전기 시스템으로 공급될 수 있는 전기 에너지를, 상기 고전압 전기 시스템으로 공급한다. 이때 고전압 전기 시스템 내에 전기 제너레이터를 배치하는 구조는, 바람직하게는 최대 전력 소모량을 갖는 부하 장치도 배치되어 있는 고전압 전기 시스템에서 전기 에너지가 생성된다는 장점이 있다. 전기 에너지 중 적은 일부분만이 커플링 유닛을 통해 저전압 전기 시스템으로 공급되기만 하면 되고, 이런 점은 어셈블리 전체의 효율을 향상시킨다. 또한, 스타터 회로는 간섭하는 중간 컴포넌트 없이 시동을 위해 필요한 높은 전류를 스타터에 공급할 수 있는 독립된 배터리(스타터 배터리)를 구비한다.
특히 바람직하게는 스타터 배터리 및/또는 전기 시스템 배터리가 리튬-이온 배터리인 배터리 시스템이다. 리튬-이온 배터리는 지정된 용적 내에 예컨대 납 축전지보다 더 많은 에너지량을 저장할 수 있다. 여기서 특히 바람직하게는 제2 커플링 유닛은 내연기관의 시동이 이루어진 후에 저전압 전기 시스템으로부터 유출되는 전기 에너지를 스타터 회로로 공급하며, 그에 따라 스타터 배터리를 위한 충전 장치로서 기능한다. 이와 같은 본 발명의 바람직한 실시 예에서 스타터 배터리는 특별한 방식으로 충전되어야 하는데, 그 이유는 스타터 배터리는 리튬-이온 배터리로서 형성되고 그로 인해 과전압에 민감하기 때문이다. 리튬-이온 배터리의 추가적인 장점은, 리튬-이온 배터리가 많은 횟수의 충전 주기를 극복하고, 그에 따라 마이크로-하이브리드 자동차의 신뢰성을 증대시킬 수 있다는 점에 있다.
고전압 전기 시스템은 하나 이상의 고전력 부하 장치, 예컨대 전기식 에어컨 컴프레셔, 전기식 난방 시스템 또는 전기 모터를 포함할 수 있다. 저전압 전기 시스템의 하나 이상의 전기 부하 장치는 예컨대 스테레오 장치, 내비게이션 장치 또는 파워 윈도우일 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 예에서, 다이오드가 제공되고, 이 다이오드의 애노드는 저전압 전기 시스템과, 그리고 다이오드의 캐소드는 스타터 회로와 연결된다. 스타터 회로 내 전압이 내연기관의 시동 시에 높은 부하로 인해 강하되면, 다이오드는 자동으로 전도(conduction)를 개시하고 스타터 배터리에 병렬로 전기 시스템 배터리를 접속시키면서 스타터 회로의 전압을 안정화시킨다. 다이오드는 제2 커플링 유닛보다 훨씬 더 높은 전류를 안내할 수 있기 때문에, 제2 커플링 유닛은 스타터 회로 내 전압을 목표한 바와 같이 안정화시키지 못할 수도 있다.
바람직하게는 고전압 전기 시스템은 버퍼 커패시터를 포함하고, 이 버퍼 커패시터는 고전압 전기 시스템 내에서 전기 제너레이터에 의해 생성된 제2 전압을 평활화한다.
바람직하게는 제1 커플링 유닛 및/또는 제2 커플링 유닛은 DC/DC 컨버터이다.
제1 전압은 10V 내지 15V 일 수 있다. 이런 전압 범위는 자동차 산업에서 가용한 수많은 전기 시스템과의 호환성을 보장한다. 동일한 이유에서 제1 전압은 바람직하게는 스타터 회로를 위해서도 제공된다.
제2 전압은 바람직하게는 24V 내지 45V 이다. 이런 전압 범위는 고전력 부하 장치에 필요한 전기 출력을 간단하게 공급하는 것을 허용하면서도, 고전압을 통해 수리 시 정비 직원에게, 또는 사고 시 구급대원 또는 차량 승객에게 위해를 가할 정도로 전압을 상승시키지도 않는다. 또한, 제2 전압은 제1 전압의 약 2배와 3배 사이에 상응하면서, 저전압 전기 시스템과 고전압 전기 시스템이 간단하게 연결될 수 있고, 제2 전압이 제1 전압으로 변환되는 점은 양호한 효율이 제공되는 조건에서 이루어질 수 있다.
본 발명의 제2 관점은 본 발명의 제1 관점에 따른 배터리 시스템 및 내연기관을 장착한 자동차에 관한 것이다. 자동차는 바람직하게는 마이크로-하이브리드 자동차로서 형성된다.
상기 구성에 의하여, 고성능 부하 장치의 전기 공급에 더욱 적합하고 더 높은 신뢰성을 보유하는, 내연기관을 장착한 자동차용, 바람직하게는 마이크로 하이브리드 차량용 전기 시스템 또는 배터리 시스템을 제공할 수 있게 된다.
본 발명은 다음에서 실시 예들의 도면들에 따라 더욱 상세하게 설명된다. 여기서 동일하거나 유사한 도면 부호는 동일하거나 유사한 부재를 식별 표시한다.
도 1은 종래 기술에 따른 배터리 시스템을 도시한 회로도이다.
도 2는 본 발명에 따른 배터리 시스템의 실시 예를 도시한 회로도이다.
도 2에는 본 발명에 따른 배터리 시스템의 실시 예가 도시되어 있다. 바람직하게는 리튬-이온 배터리로서 형성되는 스타터 배터리(10)는 스타터 회로에 바람직하게는 10V 내지 15V의 전압을 공급하되, 정확한 전압은 스타터 배터리(10)의 충전 상태에 따라 결정된다. 스타터 배터리(10)는, 내연기관(미도시)을 시동하도록 형성되는 스타터(11)가 연결된다. 스타터 신호에 의해 제어되는 스위치(12)는 스타터(11)와 직렬로 연결된다. 스위치(12)가 폐쇄되면, 스타터(11)가 활성화되고, 전류는 스타터 배터리(10)로부터 스타터(11)를 통해 흐르게 된다. 스타터 배터리(10)에 추가로 부하를 가하지 않도록 하기 위해, 바람직하게는 스타터(11)에 대해 병렬로 추가의 전기 부하 장치가 제공되지 않는다. 스타터 회로는 일 실시 예로 DC/DC 컨버터로서 형성되는 커플링 유닛(17)을 통해 저전압 전기 시스템과 연결된다. 커플링 유닛(17)은 저전압 전기 시스템으로부터 전기 에너지를 인출하여 스타터 회로로 제공하도록 형성되며, 그럼으로써 스타터 배터리(10)는 다시 충전된다. 선택적으로, 스타터 회로 내 전압이 저전압 전기 시스템의 전압 미만으로 떨어지는 경우 스타터 회로와 저전압 전기 시스템을 연결하는 다이오드(18)가 제공될 수 있다.
저전압 전기 시스템은 자체의 배터리를 구비하며, 바람직하게는 리튬-이온 배터리로서 형성되고 바람직하게는 10V 내지 15V의 전압을 생성하도록 구성되는 전기 시스템 배터리(15)를 구비한다. 그 외에도 저전압 전기 시스템 내에는, 10V 내지 15V의 전압 조건에서 작동하도록 구성되는 하나 이상의 전기 부하 장치(14-2)가 제공된다. 상기 전기 부하 장치에 대한 실례는 스테레오 장치, 내비게이션 장치, 파워 윈도우 등일 수 있다. 저전압 전기 시스템은 일 실시 예로, 마찬가지로 DC/DC 컨버터로서 형성되는 추가의 커플링 유닛(16)을 통해 고전압 전기 시스템과 연결된다. 고전압 전기 시스템은 전기 제너레이터(13-2)로부터 전기를 공급받으며, 이 전기 제너레이터는 (시동된) 내연기관에 의해 작동되며, 그리고 바람직하게는 24V 내지 45V의 전압을 생성하도록 형성된다. 추가의 커플링 유닛(16)은 고전압 전기 시스템으로부터 전기 에너지를 인출하여 저전압 전기 시스템으로 공급하도록 형성되며, 그럼으로써 전기 시스템 배터리(15)는 충전되고, 하나 이상의 전기 부하 장치(14-2)의 작동을 위해 필요한 출력이 제공된다. 그에 반해, 고전압 전기 시스템은 비교적 높은 전기 출력을 소모하고, 그로 인해, 필요한 전류를 강하시키기 위해, 본 발명에 따른 전기 제너레이터(13-2)에 의해 생성되는 더욱 높은 전압으로 더욱 간단하게 작동되는 그런 전기 부하 장치를 포함한다. 도 2에는 상기 고전력 부하 장치(19)가 예시로서 도시되어 있다. 이 경우 상기 고전력 부하 장치(19)는 예컨대 전기식 에어컨 컴프레셔 또는 난방 시스템일 수 있다. 바람직하게는 고전압 전기 시스템은, 전기 제너레이터(13-2)로부터 생성되고 통상적으로 구형파인 전압을 평활화하는 기능을 갖는 전압 평활화 장치를 포함한다. 바람직하게는 전압 평활화 장치는 버퍼 커패시터(20)로서 형성된다.
자명한 사실로서, 특히 제1 커플링 유닛(16)과 경우에 따라 제2 커플링 유닛(17)은 양방향성 전하 운반이 가능하도록 형성될 수 있다. 이와 같은 본 발명의 실시 예는, 개별 배터리들 또는 전기 시스템들 간에 적합하게 전하를 전달하는 것을 허용한다.
따라서 본 발명은 고전력 부하 장치의 전기 공급에 더욱 적합하고 종래 기술에 따른 해결 방법보다 더 높은 신뢰성을 보유하는, 내연기관을 장착한 자동차용, 바람직하게는 마이크로 하이브리드 차량용 전기 시스템 또는 배터리 시스템을 제공한다.

Claims (10)

  1. 내연기관을 장착한 차량용 배터리 시스템으로서,
    상기 배터리 시스템은 적어도,
    스타터 배터리(10)와, 상기 스타터 배터리(10)와 연결되거나 연결 가능하며 스타터 신호에 기초하여 내연기관을 시동하도록 형성되는 스타터(11)를 구비한 스타터 회로;
    제1 전압을 생성하고 저전압 전기 시스템으로 출력하도록 형성되는 전기 시스템 배터리(15)와, 하나 이상의 전기 부하 장치(14-2)를 구비한 상기 저전압 전기 시스템; 및
    상기 내연기관에 의해 작동될 수 있으며, 상기 제1 전압보다 더 높은 제2 전압을 생성하여 고전압 전기 시스템으로 출력하도록 형성되는 하나 이상의 전기 제너레이터(13-2)를 구비한, 상기 고전압 전기 시스템;을 포함하며,
    상기 고전압 전기 시스템은 제1 커플링 유닛(16)을 통해 상기 저전압 전기 시스템과 연결되며, 상기 제1 커플링 유닛은 상기 고전압 전기 시스템으로부터 전기 에너지를 인출하여 상기 저전압 전기 시스템으로 공급하도록 형성되며,
    상기 저전압 전기 시스템은 제2 커플링 유닛(17)을 통해 상기 스타터 회로와 연결되며, 상기 제2 커플링 유닛은 상기 저전압 전기 시스템으로부터 전기 에너지를 인출하여 상기 스타터 회로로 공급하도록 형성되는, 배터리 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스타터 배터리(10) 및/또는 상기 전기 시스템 배터리(15)는 리튬-이온 배터리로서 형성되는, 배터리 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 고전압 전기 시스템은, 하나 이상의 고전력 부하 장치(19), 예컨대 전기식 에어컨 컴프레셔, 전기식 난방 시스템, 또는 전기 모터를 포함하는, 배터리 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 저전압 전기 시스템의 상기 하나 이상의 전기 부하 장치(14-2)는 예컨대 스테레오 장치, 내비게이션 장치, 또는 파워 윈도우인, 배터리 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 애노드는 상기 저전압 전기 시스템과 연결되고 캐소드는 상기 스타터 회로와 연결되는 다이오드(18)를 포함하는, 배터리 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고전압 전기 시스템은 버퍼 커패시터(20)를 포함하는, 배터리 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 커플링 유닛(16) 및/또는 상기 제2 커플링 유닛(17)은 DC/DC 컨버터인, 배터리 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 전압은 10V와 15V 사이인, 배터리 시스템.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 전압은 24V와 45V 사이인, 배터리 시스템.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따르는 배터리 시스템과 내연기관을 장착한 자동차로서, 특히 마이크로-하이브리드 자동차.
KR1020127021688A 2010-01-27 2011-01-19 고전력 부하 장치를 포함하는 마이크로 하이브리드 차량용 배터리 시스템 KR101380756B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010001243A DE102010001243A1 (de) 2010-01-27 2010-01-27 Batteriesystem für μ-Hybridfahrzeuge mit Hochleistungsverbrauchern
DE102010001243.2 2010-01-27
PCT/EP2011/050673 WO2011092090A1 (de) 2010-01-27 2011-01-19 Batteriesystem für mikro-hybridfahrzeuge mit hochleistungsverbrauchern

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120112811A true KR20120112811A (ko) 2012-10-11
KR101380756B1 KR101380756B1 (ko) 2014-04-02

Family

ID=43894699

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020127021688A KR101380756B1 (ko) 2010-01-27 2011-01-19 고전력 부하 장치를 포함하는 마이크로 하이브리드 차량용 배터리 시스템

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9475456B2 (ko)
EP (1) EP2528767B1 (ko)
JP (1) JP5539542B2 (ko)
KR (1) KR101380756B1 (ko)
CN (1) CN102741082B (ko)
DE (1) DE102010001243A1 (ko)
WO (1) WO2011092090A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101443706B1 (ko) * 2010-01-27 2014-09-23 삼성에스디아이 주식회사 고전력 부하 장치를 포함하는 마이크로 하이브리드 차량용 배터리 시스템

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9079505B1 (en) 2014-02-25 2015-07-14 Elwah LLC System and method for management of a fleet of vehicles having an energy storage system
US9056556B1 (en) 2014-02-25 2015-06-16 Elwha Llc System and method for configuration and management of an energy storage system for a vehicle
US9878631B2 (en) 2014-02-25 2018-01-30 Elwha Llc System and method for predictive control of an energy storage system for a vehicle
US10220835B2 (en) * 2017-03-01 2019-03-05 GM Global Technology Operations LLC Power control systems and methods for mixed voltage systems
CN109552220B (zh) * 2017-09-27 2021-10-08 联合汽车电子有限公司 一种车载电源
CN107612089A (zh) * 2017-10-19 2018-01-19 广船国际有限公司 一种小艇供电系统的充放电方法及装置
US11607968B1 (en) 2022-04-14 2023-03-21 Ford Global Technologies, Llc Integrated traction battery power system for electric vehicle applications

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4138943C1 (ko) 1991-11-27 1993-05-27 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart, De
DE19628222A1 (de) * 1996-07-15 1998-01-22 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung zur Spannungsversorgung in einem Kraftfahrzeug
US6222341B1 (en) * 1997-09-17 2001-04-24 Johnson Controls Technology Company Dual battery charge maintenance system and method
DE19846319C1 (de) * 1998-10-08 2000-02-17 Daimler Chrysler Ag Energieversorgungsschaltung für ein Kraftfahrzeugbordnetz mit zwei Spannungsversorgungszweigen
JP3615445B2 (ja) 2000-01-31 2005-02-02 三洋電機株式会社 ハイブリッドカーの電源装置
JP3549806B2 (ja) * 2000-03-01 2004-08-04 株式会社日立製作所 自動車用電源の制御装置
WO2002066293A1 (de) 2001-02-16 2002-08-29 Siemens Aktiengesellschaft Kraftfahrzeug-bordnetz
JP3706565B2 (ja) * 2001-09-20 2005-10-12 三洋電機株式会社 ハイブリッドカー用の電源装置
US6674180B2 (en) * 2001-10-12 2004-01-06 Ford Global Technologies, Llc Power supply for a hybrid electric vehicle
JP2003158830A (ja) 2001-11-19 2003-05-30 Denso Corp アイドルストップ式車両駆動装置
DE10160266A1 (de) * 2001-12-07 2003-06-18 Daimler Chrysler Ag Verfahren und Anordnung zur Ruhestromversorgung eines Fahrzeugs mit einem Mehrspannungsbordnetz
US6924621B2 (en) * 2002-05-07 2005-08-02 C.E. Niehoff & Co. System and method for controlling electric load and battery charge in a vehicle
EP1512209B8 (de) * 2002-06-11 2008-01-23 Daimler AG Anordnung zur spannungsversorgung mehrerer verbraucher und steuergerät fur ein mindestens zwei energiespeicher umfassendes bordnetz
US7057376B2 (en) * 2004-01-14 2006-06-06 Vanner, Inc. Power management system for vehicles
JP2005304122A (ja) * 2004-04-07 2005-10-27 Denso Corp ハイブリッド車用電池管理装置
JP2006050779A (ja) * 2004-08-04 2006-02-16 Toyota Motor Corp モータ駆動装置
JP4258731B2 (ja) * 2004-08-24 2009-04-30 株式会社デンソー ２電源方式の車両用電源装置
US20060087778A1 (en) * 2004-10-21 2006-04-27 Hau Marvin G Load dump protection circuit
DE102005024777A1 (de) * 2005-05-31 2006-12-07 Bayerische Motoren Werke Ag Energiespeichereinrichtung
JP2007138720A (ja) 2005-11-14 2007-06-07 Auto Network Gijutsu Kenkyusho:Kk 負荷制御システムおよび該負荷制御システムを搭載したアイドルストップ車両
JP5119699B2 (ja) * 2007-03-20 2013-01-16 トヨタ自動車株式会社 車両用電源装置
JP2008260506A (ja) 2007-03-21 2008-10-30 Auto Network Gijutsu Kenkyusho:Kk 始動性予測装置及び電源制御装置
JP5203634B2 (ja) 2007-05-30 2013-06-05 株式会社オートネットワーク技術研究所 車載バッテリの過放電防止方法及び電源制御装置
DE102007048342B4 (de) * 2007-10-09 2012-02-23 Continental Automotive Gmbh Bordnetz für ein Kraftfahrzeug
KR100908160B1 (ko) 2007-12-12 2009-07-16 현대자동차주식회사 하이브리드 전기 자동차의 발전 제어 장치 및 방법
DE102007061562A1 (de) * 2007-12-18 2009-07-02 Behr Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zur elektrischen Energiespeicherung für ein Kraftfahrzeug und Betriebsverfahren
FR2935420B1 (fr) * 2008-09-02 2010-10-01 Arvinmeritor Light Vehicle Sys Procede de limitation d'une force de fermeture d'un ouvrant motorise

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101443706B1 (ko) * 2010-01-27 2014-09-23 삼성에스디아이 주식회사 고전력 부하 장치를 포함하는 마이크로 하이브리드 차량용 배터리 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
CN102741082A (zh) 2012-10-17
KR101380756B1 (ko) 2014-04-02
US9475456B2 (en) 2016-10-25
DE102010001243A1 (de) 2011-07-28
WO2011092090A1 (de) 2011-08-04
JP2013518548A (ja) 2013-05-20
EP2528767B1 (de) 2014-12-31
JP5539542B2 (ja) 2014-07-02
US20120306268A1 (en) 2012-12-06
EP2528767A1 (de) 2012-12-05
CN102741082B (zh) 2015-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101443706B1 (ko) 고전력 부하 장치를 포함하는 마이크로 하이브리드 차량용 배터리 시스템
KR101380756B1 (ko) 고전력 부하 장치를 포함하는 마이크로 하이브리드 차량용 배터리 시스템
KR100837939B1 (ko) 하이브리드 연료전지 버스의 파워 시스템 및 그 제어 방법
US7436080B2 (en) Device for supplying power to a two-voltage vehicle electrical system equipped with safety-relevant components
US9895982B2 (en) Vehicle driving system and method
US20140001843A1 (en) Mild hybrid system and method for controlling the same
KR20120062956A (ko) 전기 자동차의 고전압 시스템
KR20120012661A (ko) 전기자동차의 배터리 제어장치 및 그 제어방법
KR20120012660A (ko) 전기자동차 및 그 보조배터리의 충전제어방법.
US9754732B2 (en) Energy storage arrangement
WO2014208028A1 (ja) 蓄電システム
CN102343877A (zh) 低压总线稳定性
JPWO2016117438A1 (ja) 電力変換装置
WO2014068920A1 (ja) アイドリングストップする車両
KR102441049B1 (ko) 차량 전력 시스템 및 그 제어 방법
KR20140081485A (ko) 연료전지 하이브리드 차량의 파워넷 시스템 및 비상 시동 방법
WO2014030478A1 (ja) 電源装置、ソーラーシステム、電気システム、および車両
JP2007082375A (ja) 車両用電源装置
JP6560713B2 (ja) 車両用電源装置
JP2014042404A (ja) 電源装置、ソーラーシステム、電気システム、および車両
RU2520180C2 (ru) Система электропитания транспортного средства
KR20120113539A (ko) 비상시동시스템 및 이를 구비한 차량
JP2010068650A (ja) 電源システム
JP6165522B2 (ja) 蓄電システム
EP4378738A1 (en) A dual voltage electrical architecture for a vehicle, in which the only power source is a lithium-ion battery

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180320

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190318

Year of fee payment: 6