KR101251812B1 - 차량용 전원관리시스템 - Google Patents

차량용 전원관리시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101251812B1
KR101251812B1 KR1020110101146A KR20110101146A KR101251812B1 KR 101251812 B1 KR101251812 B1 KR 101251812B1 KR 1020110101146 A KR1020110101146 A KR 1020110101146A KR 20110101146 A KR20110101146 A KR 20110101146A KR 101251812 B1 KR101251812 B1 KR 101251812B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sub
battery pack
vehicle
integrated
management system
Prior art date
Application number
KR1020110101146A
Other languages
English (en)
Inventor
황병우
Original Assignee
기아자동차주식회사
현대자동차주식회사
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 기아자동차주식회사, 현대자동차주식회사 filed Critical 기아자동차주식회사
Priority to KR1020110101146A priority Critical patent/KR101251812B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101251812B1 publication Critical patent/KR101251812B1/ko

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION 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
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18Methods 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
    • B60L58/21Methods 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 the same nominal voltage
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0092Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption with use of redundant elements for safety purposes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION 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
    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/66Arrangements of batteries
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/30Constructional details of charging stations
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/80Exchanging energy storage elements, e.g. removable batteries
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/007Arrangements for selectively connecting the load or loads to one or several among a plurality of power lines or power sources
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION 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
    • B60L2240/00Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40Drive Train control parameters
    • B60L2240/54Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/547Voltage
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00Type of vehicle
    • B60Y2200/90Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91Electric vehicles
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12Electric charging stations

Abstract

본 발명은 차량에 장착된 전기부하와 연결되어 운용되는 차량용 전원관리시스템에 관한 것으로, 본 발명은 병렬연결된 복수개의 서브배터리팩들과, 상기 서브배터리팩들 각각에 배치되는 서브릴레이들과, 서브BMS들과, 상기 서브배터리팩들의 전체 전력을 관리하기 위한 메인BMS를 구비하는 통합배터리팩; 상기 통합배터리팩과 차량의 전기부하들의 연결을 위해 배선되고, 상기 통합배터리팩을 통해 입력된 전압들을 차량의 전기부하에 선택적으로 연결하기 위한 PRA(Power Relay Assy)을 구비하는 PDU; 및 상위제어기로서, 차량 운행상태 및 충전/교환 상태를 인식하여 통합 제어를 수행하여, 메인BMS와 PRA(Power Relay Assy,22)을 통한 통합배터리팩(10)을 제어와 PDU(30)을 통한 차량측으로의 전력분배제어를 수행하는 VCU(Vehicle Control Unit);를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 본 발명은 종래 배터리팩 측에 있는 구성인 PRA를 PDU에 통합함으로써 서브배터리팩들의 병렬 연결에 동반하여 수반되는 부품수를 최소화하고, 패키지화가 용이한 레이아웃을 가질 수 있다. 또한 대용량 배터리팩의 교환이나 충전시 각각의 경우에 대한 제어로직을 수행함으로 사용자 및 시스템에 대한 안전성을 확보하고, 각 구간별 시스템별 문제 발생에 대한 안전성을 확보할 수 있다.

Description

차량용 전원관리시스템{POWER MANAGEMENT SYSTEM FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 전원관리시스템에 관한 것으로, 다수개의 서브배터리팩들이 병렬연결된 대용량 배터리팩의 안정적인 전원관리를 수행할 수 있는 차량용 전원관리시스템에 관한 것이다.
종래의 차량용 전원관리시스템은 배터리의 전원을 관리하고 연결된 차량의 부하에 전력을 분배하는 시스템이다. 이러한 차량용 전원관리시스템은 전기구동만으로 주행하는 전기차에 사용하거나 중량이 큰 대형상용차량에 적용하기 위해 배터리의 용량이 증가됨에 따라 이를 효과적이고 안정적으로 관리하기 위한 수단을 추가적으로 구비하고 있다.
종래의 차량용 전원관리시스템 중 하나는, 병렬연결된 다수개의 서브배터리팩들 각각에 기존 배터리팩용 BMS(Battery Management System), PRA(Power Relay Assy)등의 모든 부품을 적용하여 배터리 전원관리의 안전성을 충분히 확보하고 있다. 여기서 BMS는 일반적으로 배터리셀의 SOC등을 관리하고, PRA는 배터리로부터 발생된 전력을 선택적으로 링크하는 기능을 가진다.
그러나. 이러한 종래의 차량용 전원관리시스템은 배터리 용량의 증대와 함께 이에 부수되는 주변부품수가 비례적으로 증가하기 때문에 제조원가가 상승하고 배터리의 패키지화가 어려운 문제를 가지고, 배터리팩의 교환 및 외부 충전시 이들을 효과적으로 관리하기 위한 로직의 개발이 미흡한 실정이다.
종래의 차량용 전원관리시스템 중 다른 하나는, 구체적으로 종래의 차량용 전원관리시스템은 종래 서브배터리팩에 각각 적용되는 부품들을 병렬연결된 전체 배터리팩을 기준으로 적용함으로써 서브배터리팩에는 최소한의 배치로 부품수를 줄이도록 구현된다.
그러나, 이러한 종래의 차량용 전원관리시스템은 서브배터리팩과 PRA간의 문제 발생시 대응하기가 어려운 문제가 있고, 배터리팩의 교환시 배터리팩의 고전압이 외부에 인가상태가 되어 안전사고의 가능성을 가진다. 또한 종래의 차량용 전원관리시스템은 배터리팩의 교환 및 외부 충전시 각 경우에 대하여 선별적으로 이들을 효과적으로 관리하기 위한 로직의 개발이 부족한 실정이다.
KR 10-2005-0036185A, 2005. 04. 20, 도면 1
본 발명의 목적은 대용량의 구현을 위한 배터리팩들의 병렬 연결에 동반하여 수반되는 부품수를 최소화하고, 패키지화가 용이한 레이아웃을 가진 차량용 전원관리시스템을 제공하는 것이다. 또한 본 발명의 목적은 배터리팩의 교환 및 외부 충전시 이를 안전하게 수행할 수 있는 로직을 가진 차량용 전원관리시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 차량용 전원관리시스템에 있어서, 본 차량용 전원관리시스템은 병렬연결된 복수개의 서브배터리팩들과, 상기 서브배터리팩들 각각에 배치되고 상기 서브배터리팩들 각각에 의해 발생된 전압이 선택적으로 출력되도록 하기 위한 서브릴레이들과, 상기 서브배터리팩들 각각에 배치되고 사전에 설정된 상기 서브배터리팩의 고전압 차단 안전기능을 통해 상기 서브릴레이들을 제어하는 서브BMS(Battery Management System)들과, 상기 서브배터리팩들의 전체 전력을 관리하기 위한 메인BMS(Battery Management System)를 구비하는 통합배터리팩; 상기 통합배터리팩과 차량의 전기부하들의 연결을 위해 배선되고, 상기 통합배터리팩을 통해 입력된 전압들을 차량의 전기부하에 선택적으로 연결하기 위한 PRA(Power Relay Assy)을 구비하는 PDU(Power Distribution Unit); 및 상위제어기로서, 차량 운행상태 및 충전/교환 상태를 인식하여 통합 제어를 수행하여, 상기 메인BMS와 상기 PRA를 통한 통합배터리팩의 제어와 상기 PDU를 통한 차량 측으로의 전력분배제어를 수행하는 VCU(Vehicle Control Unit);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 고전압 차단 안전기능은 상기 서브배터리팩과 상기 PDU의 사이의 와이어링에 오류가 발생하는 경우 또는 상기 서브배터리팩이 교환되는 경우에 상기 서브릴레이가 오프(OFF) 되도록 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 차량용 전원관리시스템은 차량에 상기 통합배터리팩을 장착하기 위한 장착케이스; 및 상기 장착케이스의 일측에 배치되고 상기 장착케이스의 커버의 개폐에 대응하여 온(ON) 또는 오프(OFF) 되는 제1 인터락스위치;를 더 포함하고, 상기 VCU는 상기 제1 인터락스위치가 온 되는 경우, 배터리팩 교환 모드로 인식하여 상기 PDU와 상기 통합배터리팩의 연결을 차단하도록 상기 PRA를 제어할 수 있다. 여기서, 상기 VCU는 상기 제1 인터락스위치가 온 되는 경우 상기 서브릴레이가 오프(OFF) 되도록 상기 서브BMS를 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 차량용 전원관리시스템은 외부 전원에 의해 상기 통합배터리팩을 충전하기 위해 차량에 형성된 충전구; 및 상기 충전구의 일측에 배치되고 상기 충전구의 플랩의 개폐에 대응하여 온(ON) 또는 오프(OFF) 되는 제2 인터락스위치;를 더 포함하고, 상기 VCU는 상기 제2 인터락스위치가 온 되는 경우, 배터리팩 충전 모드로 인식하여 상기 PDU와 상기 통합배터리팩이 연결되도록 상기 PRA를 제어할 수 있다. 여기서 상기 VCU는 상기 제2 인터락스위치가 온 되는 경우 상기 서브릴레이가 온(ON) 되도록 상기 서브BMS를 제어할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 차량용 전원관리시스템은 종래 배터리팩 측에 있는 구성인 PRA를 PDU에 통합함으로써 서브배터리팩들의 병렬 연결에 동반하여 수반되는 부품수를 최소화하고, 패키지화가 용이한 레이아웃을 가질 수 있다.
또한 본 발명에 따른 차량용 전원관리시스템은 각 서브배터리팩)에 고전압 단속기능을 위한 서브릴레이와 서브BMS 구비함으로써 서브배터리팩과 PDU 사이의 고전압 와이어링 문제시 대응할 수 있고, 서브배터리팩의 교환시 서브배터리팩 별로 고전압 단속 기능을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 차량용 전원관리시스템은 교환시 제1 인터락스위치와 연계된 알람 및 단속 로직과, 외부 전원 충전시 제2 인터락스위치와 연계된 알람 및 단속 로직에 의해 사용상의 안전성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전원관리시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전원관리시스템이 적용된 차량의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전원관리시스템의 배터리팩의 교환동작을 설명하기 위한 제어 절차도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전원관리시스템의 배터리팩에 대한 외부전원 충전을 설명하기 위한 제어 절차도이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전원관리시스템에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전원관리시스템의 블록도이다. 차량용 전원관리시스템(1)은 도 1에 도시된 바와 같이 통합배터리팩(10), PDU(Power Distribution Unit,20) 및 VCU(Vehicle Control Unit,30)로 이루어진다.
통합배터리팩(10)에 의해 발생된 전력은 VCU(30)의 제어에 의해 PDU(30)를 통해 차량의 전기부하에 연결된다. 한편 외부의 전원을 연결하여 통합배터리팩(10)을 충전하는 경우 외부로부터 공급된 전력은 PDU(30)를 통해 통합배터리팩(10)으로 전달된다.
통합배터리팩(10)은 대용량의 전력원으로서 복수개의 서브배터리팩(12)들이 병렬로 연결되어 형성되며, 서브배터리팩(12)들 각각에 배치되는 서브릴레이(122)들과 이 서브릴레이(122)들 각각을 제어하는 서브BMS(Battery Management System,124)들을 구비한다. 또한 통합배터리팩(10)은 서브배터리팩(12)들의 전체 전력을 관리하기 위한 메인BMS(Battery Management System,14)를 구비한다.
서브릴레이(122)는, 서브BMS(124)의 제어에 의해, 해당 서브배터리팩(12)의 출력단자로부터 출력된 전압이 선택적으로 PDU(30)로 연결되도록 구동된다.
서브BMS(124)는 서브배터리팩(12)의 고전압 위험상태일 때 사전에 저장된 서브배터리팩(12)의 고전압 차단 안전기능을 이용하여 서브릴레이(122)가 오프(OFF) 되도록 제어한다.
고전압 차단 안전기능은 서브배터리팩(12)과 PDU(30)의 사이의 와이어링에 오류가 발생하는 경우 또는 서브배터리팩(12)이 교환되는 경우에 서브릴레이(122)가 오프(OFF) 되도록 제어할 수 있다.
또한 서브BMS(124)는 외부의 충전전압이 PDU(30)를 통해 공급된 경우 서브릴레이(122)를 온(ON) 하여 외부로부터 공급된 전압을 서브배터리팩(12)에 전달한다.
PDU(30)는 VCU(30)의 제어에 의해 동작하고, 통합배터리팩(10)과 차량의 전기부하들의 연결을 위해 배선되고 통합배터리팩(10)으로부터 입력된 전압들을 차량의 전기부하에 선택적으로 연결하기 위한 PRA(Power Relay Assy,22)을 구비한다. 그리고 PRA(22)는 통합배터리팩(10)의 고전압 차단 안전기능을 수행할 수 있다. 여기서 PRA(22)는 VCU(30)의 제어에 의해 통합배터리팩(10)과 차량의 전기부하 사이의 연결을 관리한다.
VCU(30)는 차량의 전반을 제어하는 상위제어기로서, 차량 운행상태 및 충전/교환 상태를 인식하여 통합 제어를 수행하여, 메인BMS와 PRA(Power Relay Assy,22)을 통한 통합배터리팩(10)을 제어와 PDU(30)을 통한 차량 측으로의 전력분배제어를 수행한다.
이와 같이 본 실시예에 따른 차량용 전원관리시스템(1)은 종래 배터리팩 측에 있는 구성인 PRA를 PDU에 통합함으로써, 배터리팩의 부품수를 감소하고 배터리팩의 패키지 공간을 축소할 수 있다.
또한 본 실시예에 따른 차량용 전원관리시스템(1)은 각 서브배터리팩(12)에 고전압 단속기능을 위한 서브릴레이(122)와 서브BMS(124) 구비함으로써 서브배터리팩(12)과 PDU(30) 사이의 고전압 와이어링 문제시 대응할 수 있고, 서브배터리팩(12)의 교환시 서브배터리팩(12) 별로 고전압 단속 기능을 수행할 수 있다.
또한 본 실시예에 따른 차량용 전원관리시스템(1)은 서브배터리팩(12)에서 고전압 단속 제어를 수행함으로써 PDU(30)를 종래에 비해 차량의 전기부하 측 가까이 배치할 수 있어 고전압 라인의 길이를 축소할 수 있다. 이에 의해 재료비가 절감될 수 있고 고전압 안정성이 향상될 수 있다.
이하에서는, 도 2 내지 도 4을 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전원관리시스템(1)의 통합배터리팩(10)의 교환시의 동작과 외부 전원을 통한 충전시의 동작을 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 차량용 전원관리시스템(1)이 적용된 차량에는 통합배터리팩(10)을 장착하기 위한 장착케이스(A)와, 이에 대응하는 제1 인터락스위치와, 외부 전원에 의해 통합배터리팩(10)을 충전하기 위한 충전구(B)와, 이에 대응하는 제2 인터락스위치가 구비되어 있다.
여기서 제1 인터락스위치는 장착케이스(A)의 일측에 배치되고 장착케이스(A)의 커버인 루프플랩의 개폐에 대응하여 온(ON) 또는 오프(OFF) 되고, 제2 인터락스위치는 충전구(B)의 일측에 배치되고 충전구(B)의 플랩의 개폐에 대응하여 온(ON) 또는 오프(OFF) 된다.
이하에서는 도 2 및 도 3를 참고하여, 통합배터리팩(10)의 교환시 차량용 전원관리시스템(1)의 동작을 설명한다. 통합배터리팩(10)이 교환은 일반적으로 사용자에 의해 장착케이스(A)의 루프플랩이 열리면서 시작된다.
차량용 전원관리시스템(1)은 루프플랩 열림에 대응하여 제1 인터락스위치가 온(ON)되는 것을 감지하고 사용자에게 통합배터리팩(10)의 교환이 수행됨을 알리는 신호(교환 wake up)를 표출한다(S310).
다음 차량용 전원관리시스템(1)은 메인BMS(14)와 서브BMS(124)의 동작을 활성화하고(S320), 메인릴레이(미 도시)가 오프(OFF) 되는 지 확인하여(S330), 메인릴레이(미 도시)가 오프(OFF) 되지 않은 경우 오류경고(Fault/Warning)를 표출한다(S335). 이에 의해 차량용 전원관리시스템(1)은 통합배터리팩(10)의 교환 시 발생할 수 있는 부품의 손상을 방지할 수 있다.
S330단계에서 메인릴레이(미 도시)가 오프(OFF) 된 것으로 확인된 경우 차량용 전원관리시스템(1)은 서브릴레이(122)가 오프(OFF) 되는 지 확인하여(S340), 오프 되지 않은 경우 S335단계의 오류경고를 표출한다.
S340단계에서 서브릴레이(122)가 오프 된 것으로 확인 경우, 차량용 전원관리시스템(1)은 메인BMS(14)와 서브BMS(124)를 비활성화(OFF) 한다(S350).
다음, 사용자에 의해 통합배터리팩(10)이 교환된 후 루프플랩이 닫혀져 제1 인터락스위치가 오프(OFF) 되는 것이 감지된 경우(S360), 본 제어절차를 종료한다. 이와 같이 통합배터리팩(10)의 교환작업이 완료된 경우 차량은 정상 주행이 가능하다.
이하에서는 도 2 및 도 4을 참고하여, 외부 전원을 이용한 통합배터리팩(10)의 충전시 차량용 전원관리시스템(1)의 동작을 설명한다. 통합배터리팩(10)의 외부충전은 일반적으로 사용자에 의해 충전구(B)의 플랩이 열리면서 시작된다.
차량용 전원관리시스템(1)은 충전구(B)의 플랩의 열림에 대응하여 제2 인터락스위치가 온(ON)되는 지 확인하고(S410), 사용자에게 통합배터리팩(10)에 대한 외부 충전이 수행됨을 알리는 신호(충전 wake up)가 온(ON) 되는지 확인한다(S420). "충전 wake up"신호가 온 되지 않은 것으로 확인된 경우, 차량용 전원관리시스템(1)은 오류경고(Fault/Warning)를 표출한다(S425). 이에 의해 차량용 전원관리시스템(1)은 외부 충전 과정에서 발생할 수 있는 오류를 방지할 수 있다.
S420단계의 확인 결과, "충전 wake up"신호가 온 된 경우 차량용 전원관리시스템(1)은 메인BMS(14)와 서브BMS(124)의 동작을 활성화하고(S430), 서브배터리팩(12)의 상태를 점검하여 외부 전원에 의한 충전이 가능한지 판단한다(S440).
S440단계의 판단결과 서브배터리팩(12)의 상태가 외부 충전에 적합하지 않은 것으로 판단된 경우, 차량용 전원관리시스템(1)은 S425단계의 오류경고(Fault/Warning)를 표출한다. 반면 S440단계의 판단결과 서브배터리팩(12)의 상태가 외부 충전에 적합한 것으로 판단된 경우, 차량용 전원관리시스템(1)은 서브릴레이(122)를 온(ON) 한다(S450).
다음, 차량용 전원관리시스템(1)은 통합배터리팩(10)인 Full 배터리팩(F/Pack)의 전체상태를 점검하여 외부 전원에 의한 충전이 가능한지 판단한다(S460). S460단계의 판단결과 외부 전원에 의한 충전이 적합하지 않다고 판단한 경우, 차량용 전원관리시스템(1)은 S425단계의 오류경고를 표출한다.
S460단계의 판단결과 외부 전원에 의한 충전이 적합하다고 판단한 경우, 차량용 전원관리시스템(1)은 메인릴레이(미 도시)를 온(ON) 한다(S470).
다음, 사용자에 의해 통합배터리팩(10)이 외부충전이 완료된 후 충전구(B)의 플랩이 닫혀져 제2 인터락스위치가 오프(OFF) 되는 것이 감지된 경우(S480), 본 제어절차를 종료한다. 이와 같이 통합배터리팩(10)의 외부충전 작업이 완료된 경우 차량은 정상 주행이 가능하다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전원관리시스템(1)은 교환시 제1 인터락스위치와 연계된 알람 및 단속 로직과, 외부 전원 충전시 제2 인터락스위치와 연계된 알람 및 단속 로직에 의해 사용상의 안전성을 높일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 차량용 전원관리시스템은 전기차 또는 중량이 큰 대형상용차량에 적용될 수 있을 뿐만 아니라 그 밖의 대용량 배터리가 적용되는 다른 차량 또는 분야에도 적용이 가능하다.
1: 차량용 전원관리시스템
10: 통합배터리팩
12: 서브배터리팩
14: 메인BMS
20: PDU
22: PRA
30: VCU
122: 서브릴레이
124: 서브BMS

Claims (6)

  1. 병렬연결된 복수개의 서브배터리팩들과, 상기 서브배터리팩들 각각에 배치되고 상기 서브배터리팩들 각각에 의해 발생된 전압이 선택적으로 출력되도록 하기 위한 서브릴레이들과, 상기 서브배터리팩들 각각에 배치되고 사전에 설정된 상기 서브배터리팩의 고전압 차단 안전기능을 통해 상기 서브릴레이들을 제어하는 서브BMS(Battery Management System)들과, 상기 서브배터리팩들의 전체 전력을 관리하기 위한 메인BMS(Battery Management System)를 구비하는 통합배터리팩;
    상기 통합배터리팩과 차량의 전기부하들의 연결을 위해 배선되고, 상기 통합배터리팩을 통해 입력된 전압들을 차량의 전기부하에 선택적으로 연결하기 위한 PRA(Power Relay Assy)을 구비하는 PDU(Power Distribution Unit); 및
    차량 운행상태 및 충전/교환 상태를 인식하여 통합 제어를 수행하여, 상기 메인BMS와 상기 PRA를 통한 상기 통합배터리팩의 제어와 상기 PDU를 통한 차량 측으로의 전력분배제어를 수행하는 VCU(Vehicle Control Unit)를 포함하고,
    상기 고전압 차단 안전기능은 상기 서브배터리팩과 상기 PDU의 사이의 와이어링에 오류가 발생하는 경우 또는 상기 서브배터리팩이 교환되는 경우에 상기 서브릴레이가 오프(OFF) 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 전원관리시스템.
  2. 삭제
  3. 병렬연결된 복수개의 서브배터리팩들과, 상기 서브배터리팩들 각각에 배치되고 상기 서브배터리팩들 각각에 의해 발생된 전압이 선택적으로 출력되도록 하기 위한 서브릴레이들과, 상기 서브배터리팩들 각각에 배치되고 사전에 설정된 상기 서브배터리팩의 고전압 차단 안전기능을 통해 상기 서브릴레이들을 제어하는 서브BMS(Battery Management System)들과, 상기 서브배터리팩들의 전체 전력을 관리하기 위한 메인BMS(Battery Management System)를 구비하는 통합배터리팩;
    상기 통합배터리팩과 차량의 전기부하들의 연결을 위해 배선되고, 상기 통합배터리팩을 통해 입력된 전압들을 차량의 전기부하에 선택적으로 연결하기 위한 PRA(Power Relay Assy)을 구비하는 PDU(Power Distribution Unit);
    차량 운행상태 및 충전/교환 상태를 인식하여 통합 제어를 수행하여, 상기 메인BMS와 상기 PRA를 통한 상기 통합배터리팩의 제어와 상기 PDU를 통한 차량 측으로의 전력분배제어를 수행하는 VCU(Vehicle Control Unit);
    차량에 상기 통합배터리팩을 장착하기 위한 장착케이스; 및
    상기 장착케이스의 일측에 배치되고 상기 장착케이스의 커버의 개폐에 대응하여 온(ON) 또는 오프(OFF) 되는 제1 인터락스위치를 포함하고,
    상기 VCU는 상기 제1 인터락스위치가 온 되는 경우 상기 PDU와 상기 통합배터리팩의 연결을 차단하도록 상기 PRA를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 전원관리시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 VCU는 상기 제1 인터락스위치가 온 되는 경우 상기 서브릴레이가 오프(OFF) 되도록 상기 서브BMS를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 전원관리시스템.
  5. 병렬연결된 복수개의 서브배터리팩들과, 상기 서브배터리팩들 각각에 배치되고 상기 서브배터리팩들 각각에 의해 발생된 전압이 선택적으로 출력되도록 하기 위한 서브릴레이들과, 상기 서브배터리팩들 각각에 배치되고 사전에 설정된 상기 서브배터리팩의 고전압 차단 안전기능을 통해 상기 서브릴레이들을 제어하는 서브BMS(Battery Management System)들과, 상기 서브배터리팩들의 전체 전력을 관리하기 위한 메인BMS(Battery Management System)를 구비하는 통합배터리팩;
    상기 통합배터리팩과 차량의 전기부하들의 연결을 위해 배선되고, 상기 통합배터리팩을 통해 입력된 전압들을 차량의 전기부하에 선택적으로 연결하기 위한 PRA(Power Relay Assy)을 구비하는 PDU(Power Distribution Unit);
    차량 운행상태 및 충전/교환 상태를 인식하여 통합 제어를 수행하여, 상기 메인BMS와 상기 PRA를 통한 상기 통합배터리팩의 제어와 상기 PDU를 통한 차량 측으로의 전력분배제어를 수행하는 VCU(Vehicle Control Unit);
    외부 전원에 의해 상기 통합배터리팩을 충전하기 위해 차량에 형성된 충전구; 및
    상기 충전구의 일측에 배치되고 상기 충전구의 플랩의 개폐에 대응하여 온(ON) 또는 오프(OFF) 되는 제2 인터락스위치를 포함하고,
    상기 VCU는 상기 제2 인터락스위치가 온 되는 경우 상기 PDU와 상기 통합배터리팩이 연결되도록 상기 PRA를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 전원관리시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 VCU는 상기 제2 인터락스위치가 온 되는 경우 상기 서브릴레이가 온(ON) 되도록 상기 서브BMS를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 전원관리시스템.
KR1020110101146A 2011-10-05 2011-10-05 차량용 전원관리시스템 KR101251812B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110101146A KR101251812B1 (ko) 2011-10-05 2011-10-05 차량용 전원관리시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110101146A KR101251812B1 (ko) 2011-10-05 2011-10-05 차량용 전원관리시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101251812B1 true KR101251812B1 (ko) 2013-04-09

Family

ID=48442535

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110101146A KR101251812B1 (ko) 2011-10-05 2011-10-05 차량용 전원관리시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101251812B1 (ko)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140123164A (ko) * 2013-04-11 2014-10-22 에스케이이노베이션 주식회사 배터리 밸런싱 장치 및 방법
KR101587358B1 (ko) * 2014-09-02 2016-02-02 엘에스산전 주식회사 하이브리드 차량
CN106585396A (zh) * 2016-11-17 2017-04-26 上海理工大学 冗余主动监控电动汽车充电的充电机控制方法
CN107985229A (zh) * 2016-10-26 2018-05-04 现代自动车株式会社 电池管理系统及其控制方法
CN108454461A (zh) * 2018-03-13 2018-08-28 三门峡速达交通节能科技股份有限公司 电动汽车用电子电力控制动力系统总成
KR20190001421A (ko) * 2017-06-27 2019-01-04 디와이 주식회사 충방전을 제어하는 전기자동차
WO2019034140A1 (zh) * 2017-08-18 2019-02-21 比亚迪股份有限公司 电动汽车及其中动力电池组的保护控制方法、系统
US11070067B2 (en) 2017-07-25 2021-07-20 Lg Chem, Ltd. Battery management unit and battery pack including same
US11125824B2 (en) 2017-07-25 2021-09-21 Lg Chem, Ltd. Master battery management unit using power from battery module

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040045747A (ko) * 2002-11-25 2004-06-02 현대자동차주식회사 연료 전지 하이브리드 전기 차량의 파워 라인 연결부제어장치 및 방법
KR20100024708A (ko) * 2008-08-26 2010-03-08 삼성에스디아이 주식회사 배터리 관리 시스템 및 그 구동 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040045747A (ko) * 2002-11-25 2004-06-02 현대자동차주식회사 연료 전지 하이브리드 전기 차량의 파워 라인 연결부제어장치 및 방법
KR20100024708A (ko) * 2008-08-26 2010-03-08 삼성에스디아이 주식회사 배터리 관리 시스템 및 그 구동 방법

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140123164A (ko) * 2013-04-11 2014-10-22 에스케이이노베이션 주식회사 배터리 밸런싱 장치 및 방법
KR102028923B1 (ko) 2013-04-11 2019-10-08 에스케이이노베이션 주식회사 배터리 밸런싱 장치 및 방법
KR101587358B1 (ko) * 2014-09-02 2016-02-02 엘에스산전 주식회사 하이브리드 차량
CN107985229A (zh) * 2016-10-26 2018-05-04 现代自动车株式会社 电池管理系统及其控制方法
CN107985229B (zh) * 2016-10-26 2022-11-25 现代自动车株式会社 电池管理系统及其控制方法
CN106585396B (zh) * 2016-11-17 2019-03-19 上海理工大学 冗余主动监控电动汽车充电的充电机控制方法
CN106585396A (zh) * 2016-11-17 2017-04-26 上海理工大学 冗余主动监控电动汽车充电的充电机控制方法
KR102053880B1 (ko) * 2017-06-27 2020-01-22 디와이 주식회사 충방전을 제어하는 전기자동차
KR20190001421A (ko) * 2017-06-27 2019-01-04 디와이 주식회사 충방전을 제어하는 전기자동차
US11070067B2 (en) 2017-07-25 2021-07-20 Lg Chem, Ltd. Battery management unit and battery pack including same
US11125824B2 (en) 2017-07-25 2021-09-21 Lg Chem, Ltd. Master battery management unit using power from battery module
WO2019034140A1 (zh) * 2017-08-18 2019-02-21 比亚迪股份有限公司 电动汽车及其中动力电池组的保护控制方法、系统
CN108454461A (zh) * 2018-03-13 2018-08-28 三门峡速达交通节能科技股份有限公司 电动汽车用电子电力控制动力系统总成

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101251812B1 (ko) 차량용 전원관리시스템
JP6180982B2 (ja) 車両
EP2760096B1 (en) Electrical storage system and method for controlling electrical storage system
CN104085312B (zh) 一种电动汽车电池管理系统
US8952652B2 (en) System and method for charging battery pack
CN106627188B (zh) 一种电动汽车增程系统
CN103847526B (zh) 一种带高压互锁功能的电动汽车高压配电系统
KR20140130741A (ko) 서플라이 네트워크를 위한 서플라이 네트워크 컴포넌트
US20130229152A1 (en) Power supply stack replacement method, control device, and storage medium storing control program
CN104590027B (zh) 汽车的高压下电控制方法、系统及具有其的汽车
WO2011148926A1 (ja) 電源装置
JP2013099167A (ja) 蓄電システムを搭載した車両の制御装置及び制御方法
CN103001268B (zh) 电动汽车充电系统、方法及包括电动汽车充电系统的汽车
CN105720220A (zh) 一种电动汽车动力电池
JP5619320B1 (ja) 充電装置
JP2013085336A (ja) 蓄電システムおよび、蓄電システムの制御方法
JP6087675B2 (ja) 電池モジュール
CN109659465A (zh) 一种电动汽车动力电池系统用的电池串模块
KR20170052095A (ko) 배터리 제어 시스템 및 릴레이 융착 검출 방법
CN209534757U (zh) 一种电动汽车动力电池系统
CN105871036A (zh) 电池系统及具有该电池系统的用电设备
CN114243128A (zh) 电池系统
CN102673402A (zh) 一种电动汽车高压保护系统
JP6007813B2 (ja) 車載電源装置
CN205674889U (zh) 一种纯电动型汽车的双电池系统

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
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: 20180329

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190327

Year of fee payment: 7