KR102584312B1 - e-모빌리티의 배터리 자동 전환 장치 및 이를 포함한 시스템 - Google Patents

e-모빌리티의 배터리 자동 전환 장치 및 이를 포함한 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 e-모빌리티의 배터리 자동 전환 장치 및 이를 포함한 시스템에 관한 것으로, 해결하고자 하는 과제는 듀얼 배터리를 별도의 조작 없이 충전 및 방전이 가능하도록 제어할 수 있으며, MOSFET을 적용하여 충방전 시 역전압에 의한 파손을 방지하고, 일정 충전 상태 이하에서 듀얼 배터리의 동시 방전을 통해 과방전으로 인한 배터리 수명 감소를 최소화하는데 있다.
일례로, 제1 배터리, 제2 배터리 및 모터 컨트롤러의 각 양극단자 간을 연결하기 위한 제1 라인, 제1 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자를 연결하기 위한 제2 라인, 및 제2 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자를 연결하기 위한 제3 라인을 포함하는 연결라인; 상기 제2 라인 상에 연결되고, 제1 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 간을 연결하는 제1 스위치부; 상기 제3 라인 상에 연결되고, 제2 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 간을 연결하는 제2 스위치부를 포함하고, 상기 제1 스위치부와 상기 제2 스위치부는, 제어신호에 따라 상보적으로 온오프되어 제1 배터리 및 제2 배터리 중 어느 하나를 모터 컨트롤러와 연결하며, 제어신호에 따라 동시에 턴온되어 제1 배터리 및 상기 제2 배터리를 모터 컨트롤러에 병렬 연결하는 e-모빌리티의 배터리 자동 전환 장치를 개시한다.

Description

e-모빌리티의 배터리 자동 전환 장치 및 이를 포함한 시스템{DEVICE FOR AUTOMATIC SWITCHING BATTERY OF ELECTRIC MOBILITY AND SYSTEM COMPRISING THE SAME}
본 발명의 실시예는 e-모빌리티의 배터리 자동 전환 장치 및 이를 포함한 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, e-모빌리티 장치는 모터, 컨트롤러, 배터리, 구동 시스템, 스로틀, 등화 장치, 계기판 등의 부품으로 구성된 대중적인 교통 수단이다.
현재, 시중에 유통되는 일반적인 전기스쿠터의 경우 단일형 배터리를 적용하거나 듀얼 배터리를 적용하고 있다.
그러나, 듀얼 배터리를 적용한 e-모빌리티 장치의 경우 별도의 조작 스위치를 이용하여 배터리를 전환 시켜야 하는 불편함이 있고, 주행 중에 배터리 전력이 부족할 경우, e-모빌리티 장치를 정지시킨 후 배터리 교체나 전환 등의 조작을 해야 하는 불편함이 있으며, 듀얼 배터리의 충전 시 1개 배터리 충전 완료 후 별도 조작을 통해 충전을 하여야 하는 불편함이 있다.
공개특허공보 제10-2002-0006788호(공개일자: 2002년01월26일) 공개특허공보 제10-2020-0001784호(공개일자: 2020년01월07일)
본 발명의 실시예는, 듀얼 배터리를 별도의 조작 없이 충전 및 방전이 가능하도록 제어할 수 있으며, MOSFET을 적용하여 충방전 시 역전압에 의한 파손을 방지하고, 일정 충전 상태 이하에서 듀얼 배터리의 동시 방전을 통해 과방전으로 인한 배터리 수명 감소를 최소화할 수 있는 e-모빌리티의 배터리 자동 전환 장치 및 이를 포함한 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 e-모빌리티의 배터리 자동 전환 장치는, 제1 배터리, 제2 배터리 및 모터 컨트롤러의 각 양극단자 간을 연결하기 위한 제1 라인, 제1 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자를 연결하기 위한 제2 라인, 및 제2 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자를 연결하기 위한 제3 라인을 포함하는 연결라인; 상기 제2 라인 상에 연결되고, 제1 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 간을 연결하는 제1 스위치부; 상기 제3 라인 상에 연결되고, 제2 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 간을 연결하는 제2 스위치부; 상기 제1 라인과 상기 제2 라인을 통해 제1 배터리가 기 모터 컨트롤러에 연결 시, 상기 제1 라인과 상기 제2 라인의 전류 레벨이 미리 설정된 기준 전류 레벨 범위에 속하는 경우, 상기 제1 라인과 상기 제2 라인의 연결을 끊고 제1 배터리의 양극단자와 음극단자 간을 바이패스 방식으로 연결하는 제1 바이패스 회로부; 및 상기 제1 라인과 상기 제3 라인을 통해 제2 배터리가 모터 컨트롤러에 연결 시, 상기 제1 라인과 상기 제3 라인의 전류 레벨이 상기 기준 전류 레벨 범위에 속하는 경우, 상기 제1 라인과 상기 제3 라인의 연결을 끊고 제2 배터리의 양극단자와 음극단자 간을 바이패스 방식으로 연결하는 제2 바이패스 회로부를 포함하고, 상기 제1 스위치부와 상기 제2 스위치부는, 제어신호에 따라 상보적으로 온오프되어 제1 배터리 및 제2 배터리 중 어느 하나를 모터 컨트롤러와 연결하며, 제어신호에 따라 동시에 턴온되어 제1 배터리 및 상기 제2 배터리를 모터 컨트롤러에 병렬 연결한다.
또한, 상기 제1 스위치부는, 제1 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 사이에 직렬 연결된 NPN 타입의 제1 MOSFET과 PNP 타입의 제2 MOSFET을 포함하고, 상기 제2 스위치부는, 제2 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 사이에 직렬 연결된 PNP 타입의 제3 MOSFET과 NPN 타입의 제4 MOSFET을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 MOSFET에 하이 레벨의 제어신호가 인가되어 상기 제1 MOSFET가 턴온되고, 상기 제2 MOSFET에 로우 레벨의 제어신호가 인가되어 상기 제2 MOSFET가 턴온됨에 따라 제1 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 간이 연결되고, 상기 제3 MOSFET에 하이 레벨의 제어신호가 인가되어 상기 제3 MOSFET가 턴오프되고, 상기 제4 MOSFET에 로우 레벨의 제어신호가 인가되어 상기 제4 MOSFET가 턴오프됨에 따라 제2 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 간의 연결이 차단되어, 제1 배터리만 모터 컨트롤러에 전원을 공급할 수 있다.
또한, 상기 제1 MOSFET에 로우 레벨의 제어신호가 인가되어 상기 제1 MOSFET가 턴오프되고, 상기 제2 MOSFET에 하이 레벨의 제어신호가 인가되어 상기 제2 MOSFET가 턴오프됨에 따라 제1 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 간의 연결이 차단되고, 상기 제3 MOSFET에 로우 레벨의 제어신호가 인가되어 상기 제3 MOSFET가 턴온되고, 상기 제4 MOSFET에 하이 레벨의 제어신호가 인가되어 상기 제4 MOSFET가 턴온됨에 따라 제2 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 간이 연결되어, 제2 배터리만 모터 컨트롤러에 전원을 공급할 수 있다.
또한, 상기 제1 MOSFET에 하이 레벨의 제어신호가 인가되어 상기 제1 MOSFET가 턴온되고, 상기 제2 MOSFET에 로우 레벨의 제어신호가 인가되어 상기 제2 MOSFET가 턴온됨에 따라 제1 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 간이 연결되고, 상기 제3 MOSFET에 로우 레벨의 제어신호가 인가되어 상기 제3 MOSFET가 턴온되고, 상기 제4 MOSFET에 하이 레벨의 제어신호가 인가되어 상기 제4 MOSFET가 턴온됨에 따라 제2 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 간이 연결되어, 제1 배터리와 제2 배터리가 모터 컨트롤러에 병렬 연결되어 전원을 공급할 수 있다.
또한, 상기 제1 바이패스 회로부는, 제1 배터리의 양극단자와 모터 컨트롤러의 양극단자 사이, 및 제1 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 사이에 각각 연결된 제1 릴레이; 제1 배터리의 음극단자와 상기 제1 스위치부 사이에 연결된 제1 보조 스위치; 상기 제1 라인과 상기 제2 라인의 전류 레벨을 검출하되, 검출된 전류 레벨이 상기 기준 전류 레벨 범위에 속하는 경우 상기 제1 릴레이와 상기 제1 보조 스위치에 제1 바이패스 신호를 출력하고, 상기 제1 스위치부로 인가되는 제어신호를 수신하고 수신된 제어신호에 따라 상기 제1 바이패스 신호의 출력 여부를 결정하는 전류 검출기를 포함하고, 상기 제1 릴레이는, 제1 배터리의 양극단자와 모터 컨트롤러의 양극단자 사이, 및 제1 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 사이를 각각 연결하고, 상기 제1 보조 스위치는, 상시 턴 온 상태를 유지하되, 상기 제1 바이패스 신호의 수신 시 턴 오프되어 제1 배터리의 음극단자와 상기 제1 스위치부 간의 연결을 차단할 수 있다.
또한, 상기 제2 바이패스 회로부는, 제2 배터리의 양극단자와 모터 컨트롤러의 양극단자 사이, 및 제2 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 사이에 각각 연결된 제2 릴레이; 제2 배터리의 음극단자와 상기 제2 스위치부 사이에 연결된 제2 보조 스위치; 상기 제1 라인과 상기 제3 라인의 전류 레벨을 검출하되, 검출된 전류 레벨이 상기 기준 전류 레벨 범위에 속하는 경우 상기 제2 릴레이와 상기 제2 보조 스위치에 제2 바이패스 신호를 출력하고, 상기 제2 스위치부로 인가되는 제어신호를 수신하고 수신된 제어신호에 따라 상기 제2 바이패스 신호의 출력 여부를 결정하는 전류 검출기를 포함하고, 상기 제2 릴레이는, 제1 배터리의 양극단자와 모터 컨트롤러의 양극단자 사이, 및 제1 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 사이를 각각 연결하고, 상기 제2 보조 스위치는, 상시 턴 온 상태를 유지하되, 상기 제2 바이패스 신호의 수신 시 턴 오프되어 제2 배터리의 음극단자와 상기 제2 스위치부 간의 연결을 차단할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 e-모빌리티의 배터리 자동 전환 시스템은, 제1 배터리, 제2 배터리 및 모터 컨트롤러의 각 양극단자 간을 연결하기 위한 제1 라인, 제1 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자를 연결하기 위한 제2 라인, 및 제2 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자를 연결하기 위한 제3 라인을 포함하는 연결라인; 상기 제2 라인 상에 연결되고, 제1 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 간을 연결하는 제1 스위치부; 상기 제3 라인 상에 연결되고, 제2 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 간을 연결하는 제2 스위치부; 제1 배터리와 제2 배터리의 충전상태에 따라, 상기 제1 스위치부와 상기 제2 스위치부를 상보적으로 온오프시켜 제1 배터리 및 제2 배터리 중 어느 하나가 모터 컨트롤러와 연결되도록 하며, 상기 제1 스위치부와 상기 제2 스위치부를 동시에 턴온시켜 제1 배터리 및 상기 제2 배터리를 모터 컨트롤러에 병렬 연결시키도록 상기 제1 스위치부와 상기 제2 스위치부에 제어신호를 각각 출력하는 스위치 제어부; 상기 제1 라인과 상기 제2 라인을 통해 제1 배터리가 기 모터 컨트롤러에 연결 시, 상기 제1 라인과 상기 제2 라인의 전류 레벨이 미리 설정된 기준 전류 레벨 범위에 속하는 경우, 상기 제1 라인과 상기 제2 라인의 연결을 끊고 제1 배터리의 양극단자와 음극단자 간을 바이패스 방식으로 연결하는 제1 바이패스 회로부; 및 상기 제1 라인과 상기 제3 라인을 통해 제2 배터리가 모터 컨트롤러에 연결 시, 상기 제1 라인과 상기 제3 라인의 전류 레벨이 상기 기준 전류 레벨 범위에 속하는 경우, 상기 제1 라인과 상기 제3 라인의 연결을 끊고 제2 배터리의 양극단자와 음극단자 간을 바이패스 방식으로 연결하는 제2 바이패스 회로부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 스위치부는, 제1 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 사이에 직렬 연결된 NPN 타입의 제1 MOSFET과 PNP 타입의 제2 MOSFET을 포함하고, 상기 제2 스위치부는, 제2 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 사이에 직렬 연결된 PNP 타입의 제3 MOSFET과 NPN 타입의 제4 MOSFET을 포함할 수 있다.
또한, 상기 스위치 제어부는, 상기 제1 MOSFET에 하이 레벨의 제어신호를 인가하여 상기 제1 MOSFET를 턴온시키고, 상기 제2 MOSFET에 로우 레벨의 제어신호를 인가하여 상기 제2 MOSFET를 턴온시킴에 따라 제1 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 간이 연결되도록 하고, 상기 제3 MOSFET에 하이 레벨의 제어신호를 인가하여 상기 제3 MOSFET를 턴오프시키고, 상기 제4 MOSFET에 로우 레벨의 제어신호를 인가하여 상기 제4 MOSFET를 턴오프시킴에 따라 제2 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 간의 연결이 차단되도록 하여, 제1 배터리만 모터 컨트롤러에 전원을 공급하도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 스위치 제어부는, 상기 제1 MOSFET에 로우 레벨의 제어신호를 인가하여 상기 제1 MOSFET를 턴오프시키고, 상기 제2 MOSFET에 하이 레벨의 제어신호를 인가하여 상기 제2 MOSFET를 턴오프시킴에 따라 제1 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 간의 연결이 차단되도록 하고, 상기 제3 MOSFET에 로우 레벨의 제어신호를 인가하여 상기 제3 MOSFET를 턴온시키고, 상기 제4 MOSFET에 하이 레벨의 제어신호를 인가하여 상기 제4 MOSFET를 턴온시킴에 따라 제2 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 간이 연결되도록 하여, 제2 배터리만 모터 컨트롤러에 전원을 공급하도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 스위치 제어부는, 상기 제1 MOSFET에 하이 레벨의 제어신호를 인가하여 상기 제1 MOSFET를 턴온시키고, 상기 제2 MOSFET에 로우 레벨의 제어신호를 인가하여 상기 제2 MOSFET를 턴온시킴에 따라 제1 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 간이 연결되도록 하고, 상기 제3 MOSFET에 로우 레벨의 제어신호를 인가하여 상기 제3 MOSFET를 턴온시키고, 상기 제4 MOSFET에 하이 레벨의 제어신호를 인가하여 상기 제4 MOSFET를 턴온시킴에 따라 제2 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 간이 연결되도록 하여, 제1 배터리와 제2 배터리가 모터 컨트롤러에 병렬 연결되어 전원을 공급하도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 제1 바이패스 회로부는, 제1 배터리의 양극단자와 모터 컨트롤러의 양극단자 사이, 및 제1 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 사이에 각각 연결된 제1 릴레이; 제1 배터리의 음극단자와 상기 제1 스위치부 사이에 연결된 제1 보조 스위치; 상기 제1 라인과 상기 제2 라인의 전류 레벨을 검출하되, 검출된 전류 레벨이 상기 기준 전류 레벨 범위에 속하는 경우 상기 제1 릴레이와 상기 제1 보조 스위치에 제1 바이패스 신호를 출력하고, 상기 제1 스위치부로 인가되는 제어신호를 수신하고 수신된 제어신호에 따라 상기 제1 바이패스 신호의 출력 여부를 결정하는 전류 검출기를 포함하고, 상기 제1 릴레이는, 제1 배터리의 양극단자와 모터 컨트롤러의 양극단자 사이, 및 제1 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 사이를 각각 연결하고, 상기 제1 보조 스위치는, 상시 턴 온 상태를 유지하되, 상기 제1 바이패스 신호의 수신 시 턴 오프되어 제1 배터리의 음극단자와 상기 제1 스위치부 간의 연결을 차단할 수 있다.
또한, 상기 제2 바이패스 회로부는, 제2 배터리의 양극단자와 모터 컨트롤러의 양극단자 사이, 및 제2 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 사이에 각각 연결된 제2 릴레이; 제2 배터리의 음극단자와 상기 제2 스위치부 사이에 연결된 제2 보조 스위치; 상기 제1 라인과 상기 제3 라인의 전류 레벨을 검출하되, 검출된 전류 레벨이 상기 기준 전류 레벨 범위에 속하는 경우 상기 제2 릴레이와 상기 제2 보조 스위치에 제2 바이패스 신호를 출력하고, 상기 제2 스위치부로 인가되는 제어신호를 수신하고 수신된 제어신호에 따라 상기 제2 바이패스 신호의 출력 여부를 결정하는 전류 검출기를 포함하고, 상기 제2 릴레이는, 제1 배터리의 양극단자와 모터 컨트롤러의 양극단자 사이, 및 제1 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 사이를 각각 연결하고, 상기 제2 보조 스위치는, 상시 턴 온 상태를 유지하되, 상기 제2 바이패스 신호의 수신 시 턴 오프되어 제2 배터리의 음극단자와 상기 제2 스위치부 간의 연결을 차단할 수 있다.
본 발명에 따르면, 듀얼 배터리를 별도의 조작 없이 충전 및 방전이 가능하도록 제어할 수 있으며, MOSFET을 적용하여 충방전 시 역전압에 의한 파손을 방지하고, 일정 충전 상태 이하에서 듀얼 배터리의 동시 방전을 통해 과방전으로 인한 배터리 수명 감소를 최소화할 수 있는 e-모빌리티의 배터리 자동 전환 장치 및 이를 포함한 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 e-모빌리티의 배터리 자동 전환 시스템의 회로 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 e-모빌리티의 배터리 자동 전환 시스템의 제1 배터리 연결을 통한 전원 공급을 위한 동작을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 e-모빌리티의 배터리 자동 전환 시스템의 제2 배터리 연결을 통한 전원 공급을 위한 동작을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 e-모빌리티의 배터리 자동 전환 시스템의 제1 배터리 및 제2 배터리 연결을 통한 전원 공급을 위한 동작을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 e-모빌리티의 배터리 자동 전환 시스템의 제1 및 제2 바이패스 회로부의 추가 구성을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제1 바이패스 회로부의 동작을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 제2 바이패스 회로부의 동작을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 제1 및 제2 릴레이 구성을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 e-모빌리티의 배터리 자동 전환 시스템의 시험 파형을 나타낸 사진이다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나 이상의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 e-모빌리티의 배터리 자동 전환 시스템의 회로 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 e-모빌리티의 배터리 자동 전환 시스템(100)은 연결라인(L), 제1 스위치부(SW1), 제2 스위치부(SW2) 및 스위치 제어부(10) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 연결라인(L)은, 제1 배터리(A), 제2 배터리(B) 및 모터 컨트롤러(C)의 각 양극단자 간을 연결하기 위한 제1 라인(L1), 제1 배터리(A)의 음극단자(C-)와 모터 컨트롤러(C)의 음극단자(C-)를 연결하기 위한 제2 라인(L2), 및 제2 배터리(B)의 음극단자(B-)와 모터 컨트롤러(C)의 음극단자(C-)를 연결하기 위한 제3 라인(L3)을 포함할 수 있으며, 제2 라인(L2)과 제3 라인(L3)은 연결노드(NODE)를 통해 모터 컨트롤러(C)의 음극단자(C-)에 연결될 수 있다.
상기 제1 스위치부(SW1)는, 제2 라인(L2) 상에 연결되고, 제1 배터리(A)의 음극단자(A-)와 모터 컨트롤러(C)의 음극단자(C-) 간을 연결할 수 있다.
이러한 제1 스위치부(SW1)는, 제1 배터리(A)의 음극단자(A-)와 모터 컨트롤러(C)의 음극단자(C-) 사이에 순차적으로 직렬 연결된 NPN 타입의 제1 MOSFET(MOSFET1)과 PNP 타입의 제2 MOSFET(MOSFET2)을 포함할 수 있으며, 제1 MOSFET(MOSFET1)과 PNP 타입의 제2 MOSFET(MOSFET2)의 각 게이트 단자를 통해 스위치 제어부(10)로부터 제어신호를 각각 입력 받을 수 있으며, 제어신호에 따라 턴온/턴오프 동작이 제어될 수 있다.
상기 제2 스위치부(SW2)는, 제3 라인(L3) 상에 연결되고, 제2 배터리(B)의 음극단자(B-)와 모터 컨트롤러(C)의 음극단자(C-) 간을 연결할 수 있다.
이러한 제2 스위치부(SW2)는, 제2 배터리(B)의 음극단자(B-)와 모터 컨트롤러(C)의 음극단자(C-) 사이에 순차적으로 직렬 연결된 PNP 타입의 제3 MOSFET(MOSFET3)과 NPN 타입의 제4 MOSFET(MOSFET4)을 포함할 수 있으며, 제3 MOSFET(MOSFET3)과 NPN 타입의 제4 MOSFET(MOSFET4)의 각 게이트 단자를 통해 스위치 제어부(10)로부터 제어신호를 각각 입력 받을 수 있으며, 제어신호에 따라 턴온/턴오프 동작이 제어될 수 있다.
상기 스위치 제어부(10)는, 제1 배터리(A)와 제2 배터리(B)의 충전상태에 따라, 제1 스위치부(SW1)와 제2 스위치부(SW2)를 상보적으로 온오프시켜 제1 배터리(A)만 모터 컨트롤러(C)에 연결되도록 하거나, 제2 배터리(B)만 모터 컨트롤러(C)에 연결되도록 하며, 제1 스위치부(SW1)와 제2 스위치부(SW)를 동시에 턴온시켜 제1 배터리(A)와 제2 배터리(B)를 모두 모터 컨트롤러(C)에 병렬 연결시키도록 제1 스위치부(SW1)와 제2 스위치부(SW2)에 제어신호를 각각 출력할 수 있다.
이러한 스위치 제어부(10)는 제1 및 제2 배터리(A, B)의 SOC(State Of Charge)를 모니터링할 수 있는 BMS(Battery Management System)일 수 있으며, 이러한 BMS에 SOC에 따라 각각의 MOSFET으로 제어신호를 출력할 수 있도록 설계된 것일 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 e-모빌리티의 배터리 자동 전환 시스템의 배터리 충전 상태에 따른 스위칭 제어를 통한 배터리 자동 전환 동작에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 e-모빌리티의 배터리 자동 전환 시스템의 제1 배터리 연결을 통한 전원 공급을 위한 동작을 설명하기 위해 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 e-모빌리티의 배터리 자동 전환 시스템의 제2 배터리 연결을 통한 전원 공급을 위한 동작을 설명하기 위해 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 e-모빌리티의 배터리 자동 전환 시스템의 제1 배터리 및 제2 배터리 연결을 통한 전원 공급을 위한 동작을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
상기 스위치 제어부(10)는, 도 2에 도시된 바와 같이 제1 MOSFET(MOSFET1)에 하이 레벨의 제어신호를 인가하여 제1 MOSFET(MOSFET1)를 턴온시키고, 제2 MOSFET(MOSFET2)에 로우 레벨의 제어신호를 인가하여 제2 MOSFET(MOSFET2)를 턴온시킴에 따라 제1 배터리(A)의 음극단자(A-)와 모터 컨트롤러(C)의 음극단자(C-) 간이 연결되도록 제어할 수 있다.
또한 이때, 스위치 제어부(10)는, 도 2에 도시된 바와 같이 제3 MOSFET(MOSFET3)에 하이 레벨의 제어신호를 인가하여 제3 MOSFET(MOSFET3)를 턴오프시키고, 제4 MOSFET(MOSF4ET)에 로우 레벨의 제어신호를 인가하여 제4 MOSFET(MOSFET4)를 턴오프시킴에 따라 제2 배터리(B)의 음극단자(B-)와 모터 컨트롤러(C)의 음극단자(C-) 간의 연결이 차단되도록 제어할 수 있다.
이러한 스위칭 동작에 따라, 제1 배터리(A)만 모터 컨트롤러(C)에 전원을 공급하도록 제어함으로써, 모터 컨트롤러(C)는 제1 배터리(A)만을 사용할 수 있다.
상기 스위치 제어부(10)는, 도 3에 도시된 바와 같이 제1 MOSFET(MOSFET1)에 로우 레벨의 제어신호를 인가하여 제1 MOSFET(MOSFET1)를 턴오프시키고, 제2 MOSFET(MOSFET2)에 하이 레벨의 제어신호를 인가하여 제2 MOSFET(MOSFET2)를 턴오프시킴에 따라 제1 배터리(A)의 음극단자(A-)와 모터 컨트롤러(C)의 음극단자(C-) 간의 연결이 차단되도록 제어할 수 있다.
또한 이때, 스위치 제어부(10)는, 도 3에 도시된 바와 같이 제3 MOSFET(MOSFET3)에 로우 레벨의 제어신호를 인가하여 제3 MOSFET(MOSFET3)를 턴온시키고, 제4 MOSFET(MOSFET4)에 하이 레벨의 제어신호를 인가하여 제4 MOSFET(MOSFET4)를 턴온시킴에 따라 제2 배터리(B)의 음극단자(B-)와 모터 컨트롤러(C)의 음극단자(C-) 간이 연결되도록 제어할 수 있다.
이러한 스위칭 동작에 따라, 제1 배터리(A)의 연결을 끊고, 제2 배터리(B)만 모터 컨트롤러(C)에 전원을 공급하도록 제어함으로써, 모터 컨트롤러(C)는 제2 배터리(B)만을 사용할 수 있다. 스위치 제어부(10)는 제1 배터리(A)의 사용 중에 SOC 10% 이하가 되는 경우 제2 배터리(B)를 사용할 수 있도록 전환할 수 있으나, 이는 일례일 뿐, SOC의 설정 값은 변경 가능하다.
상기 스위치 제어부(10)는, 도 4에 도시된 바와 같이 제1 MOSFET(MOSFET1)에 하이 레벨의 제어신호를 인가하여 제1 MOSFET(MOSFET1)를 턴온시키고, 제2 MOSFET(MOSFET2)에 로우 레벨의 제어신호를 인가하여 제2 MOSFET(MOSFET2)를 턴온시킴에 따라 제1 배터리(A)의 음극단자(A-)와 모터 컨트롤러(C)의 음극단자(C-) 간이 연결되도록 제어할 수 있다.
또한 이때, 스위치 제어부(10)는, 도 4에 도시된 바와 같이 제3 MOSFET(MOSFET3)에 로우 레벨의 제어신호를 인가하여 제3 MOSFET(MOSFET3)를 턴온시키고, 제4 MOSFET(MOSFET4)에 하이 레벨의 제어신호를 인가하여 제4 MOSFET(MOSFET4)를 턴온시킴에 따라 제2 배터리(B)의 음극단자(B-)와 모터 컨트롤러(C)의 음극단자(C-) 간이 연결되도록 제어할 수 있다.
이러한 스위칭 동작에 따라, 제1 배터리(A)와 제2 배터리(B)가 모터 컨트롤러(C)에 병렬 연결되어 전원을 공급하도록 제어함으로써, 모터 컨트롤러(C)는 제1 배터리(A)와 제2 배터리를 모두 사용할 수 있으며, 충전 시 SOC 100% 기준에서 전환이 이루어질 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 e-모빌리티의 배터리 자동 전환 시스템의 제1 및 제2 바이패스 회로부의 추가 구성을 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제1 바이패스 회로부의 동작을 설명하기 위해 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 제2 바이패스 회로부의 동작을 설명하기 위해 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 제1 및 제2 바이패스 회로부의 동시 동작을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 e-모빌리티의 배터리 자동 전환 시스템(100)은, 제1 바이패스 회로부(BP1)와 제2 바이패스 회로부(BP2) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 바이패스 회로부(BP1)는, 제1 라인(L1)과 제2 라인(L2)을 통해 제1 배터리(A)가 모터 컨트롤러에 연결 시, 제1 라인(L1)과 제2 라인(L2)의 전류 레벨이 미리 설정된 기준 전류 레벨 범위에 속하는 경우, 제1 라인(L1)과 제2 라인(L2)의 연결을 끊고 제1 배터리(A)와 모터 컨트롤러 사이를 직접 연결(바이패스 연결)할 수 있다.
이를 위해 제1 바이패스 회로부(BP1)는 제1 릴레이(RLY1), 제1 보조 스위치(SWA) 및 제1 전류 검출기(Detector1) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1 릴레이(RLY1)는, 제1 배터리(A)의 양극단자(A+)와 모터 컨트롤러의 양극단자(C+) 사이, 및 제1 배터리(A)의 음극단자(A-)와 모터 컨트롤러의 음극단자(C-) 사이에 각각 연결될 수 있다.
좀 더 구체적으로, 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이 제1 릴레이(RLY1)는, 2개의 개별 릴레이(RLU11, RLY12)를 포함할 수 있으며, RLU11은 NO 접점은 제1 배터리(A)의 음극단자(-)와 연결되고 POLE 접점은 모터 컨트롤러의 음극단자(C-)와 연결되며, RLU12은 NO 접점은 제1 배터리(A)의 양극단자(+)와 연결되고 POLE 접점은 모터 컨트롤러의 양극단자(C+)와 연결될 수 있다.
상기 제1 보조 스위치(SWA)는, 제1 배터리(A)의 음극단자(A-)와 제1 스위치부(SW1) 사이에 직렬 연결되어 있으며, 상시 턴 온 상태를 유지하다가 제1 전류 검출기(Detector1)로부터 제1 바이패스 신호를 수신하게 되면 턴오프되어 제1 배터리(A)의 음극단자(A-)와 제1 스위치부(SW1) 간의 연결을 차단할 수 있다. 이에 따라 제1 및 제2 라인(L1, L2)을 통한 연결이 차단되고 제1 릴레이(RLY1)를 통한 바이패스가 형성되어 해당 바이패스를 통해 제1 배터리(A)와 모터 컨트롤러가 연결될 수 있다.
상기 제1 전류 검출기(Detector1)는, 제1 라인(L1)과 제2 라인(L2)의 전류 레벨을 검출하되, 검출된 전류 레벨이 기준 전류 레벨 범위에 속하는 경우 제1 릴레이(RLY1)와 제1 보조 스위치(SWA)에 제1 바이패스 신호를 출력하고, 제1 스위치부(SW1)로 인가되는 제어신호를 수신하고 수신된 제어신호에 따라 제1 바이패스 신호의 출력 여부를 결정할 수 있다.
예를 들어, 제어신호가 수신되는 상황임에도 검출된 전류 레벨이 기준 전류 범위에 속하는 경우(정상 전류 값보다는 작고 오프 전류보다는 큰 전류 레벨) 제1 바이패스 신호를 출력하여 제1 보조 스위치(SWA)를 턴 오프시켜 제1 및 제2 라인(L1, L2)을 차단하고, 제1 릴레이(RLY1)를 통해 제1 배터리(A)의 양극단자(A+)와 모터 컨트롤러의 양극단자(C+) 사이, 및 제1 배터리(A)의 음극단자(A-)와 모터 컨트롤러의 음극단자(C-) 사이를 각각 연결함으로써 제1 바이패스를 형성할 수 있다. 이때, 제어신호가 오프되면(제2 배터리를 연결하기 위한 신호 출력 시), 제1 바이패스의 연결은 해제될 수 있다.
상기 제2 바이패스 회로부(BP2)는, 제1 라인(L1)과 제3 라인(L3)을 통해 제2 배터리(B)가 모터 컨트롤러에 연결 시, 제1 라인(L1)과 제3 라인(L2)의 전류 레벨이 미리 설정된 기준 전류 레벨 범위에 속하는 경우, 제1 라인(L1)과 제3 라인(L3)의 연결을 끊고 제1 배터리(A)와 모터 컨트롤러 사이를 직접 연결(바이패스 연결)할 수 있다.
이를 위해 제2 바이패스 회로부(BP3)는 제2 릴레이(RLY2), 제2 보조 스위치(SWB) 및 제2 전류 검출기(Detector2) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제2 릴레이(RLY2)는, 제2 배터리(B)의 양극단자(B+)와 모터 컨트롤러의 양극단자(C+) 사이, 및 제2 배터리(B)의 음극단자(B-)와 모터 컨트롤러의 음극단자(C-) 사이에 각각 연결될 수 있다.
좀 더 구체적으로, 도 9의 (B)에 도시된 바와 같이 제2 릴레이(RLY2)는, 2개의 개별 릴레이(RLU21, RLY22)를 포함할 수 있으며, RLU21은 NO 접점은 제2 배터리(B)의 음극단자(-)와 연결되고 POLE 접점은 모터 컨트롤러의 음극단자(C-)와 연결되며, RLU22은 NO 접점은 제2 배터리(B)의 양극단자(+)와 연결되고 POLE 접점은 모터 컨트롤러의 양극단자(C+)와 연결될 수 있다.
상기 제2 보조 스위치(SWB)는, 제2 배터리(B)의 음극단자(B-)와 제2 스위치부(SW2) 사이에 직렬 연결되어 있으며, 상시 턴 온 상태를 유지하다가 제2 전류 검출기(Detector2)로부터 제2 바이패스 신호를 수신하게 되면 턴오프되어 제2 배터리(B)의 음극단자(B-)와 제1 스위치부(SW2) 간의 연결을 차단할 수 있다. 이에 따라 제1 및 제3 라인(L1, L3)을 통한 연결이 차단되고 제2 릴레이(RLY2)를 통한 바이패스가 형성되어 해당 바이패스를 통해 제2 배터리(B)와 모터 컨트롤러가 연결될 수 있다.
상기 제2 전류 검출기(Detector2)는, 제1 라인(L1)과 제2 라인(L2)의 전류 레벨을 검출하되, 검출된 전류 레벨이 기준 전류 레벨 범위에 속하는 경우 제2 릴레이(RLY2)와 제2 보조 스위치(SWB)에 제2 바이패스 신호를 출력하고, 제2 스위치부(SW2)로 인가되는 제어신호를 수신하고 수신된 제어신호에 따라 제2 바이패스 신호의 출력 여부를 결정할 수 있다.
예를 들어, 제어신호가 수신되는 상황임에도 검출된 전류 레벨이 기준 전류 범위에 속하는 경우(정상 전류 값보다는 작고 오프 전류보다는 큰 전류 레벨) 제2 바이패스 신호를 출력하여 제2 보조 스위치(SWB)를 턴 오프시켜 제1 및 제2 라인(L1, L3)을 차단하고, 제2 릴레이(RLY2)를 통해 제2 배터리(B)의 양극단자(B+)와 모터 컨트롤러의 양극단자(C+) 사이, 및 제2 배터리(B)의 음극단자(B-)와 모터 컨트롤러의 음극단자(C-) 사이를 각각 연결함으로써 제2 바이패스를 형성할 수 있다. 이때, 제어신호가 오프되면(제1 배터리를 연결하기 위한 신호 출력 시), 제2 바이패스의 연결은 해제될 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 e-모빌리티의 배터리 자동 전환 시스템의 시험 파형을 나타낸 사진이며, 좀 더 구체적으로는 제1 배터리(A)에서 제2 배터리(B)로 전환되는 파형(전환 타임 500μs)을 나타낸 것으로 사용자에 의한 별도의 조작 없이 듀얼 배터리 중 먼저 사용되고 있는 배터리의 SOC에 따라 전력 오프 없이 다른 배터리로 자연스럽게 자동으로 전환될 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 e-모빌리티의 배터리 자동 전환 장치 및 이를 포함한 시스템을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100: e-모빌리티의 배터리 자동 전환 시스템
L: 연결라인
L1: 제1 라인
L2: 제2 라인
L3: 제3 라인
SW1: 제1 스위치부
MOSFET1: 제1 MOSFET(NPN)
MOSFET2: 제2 MOSFET(PNP)
SW2: 제2 스위치부
MOSFET3: 제3 MOSFET(PNP)
MOSFET4: 제4 MOSFET(NPN)
10: 스위치 제어부
A: 제1 배터리
B: 제2 배터리
C: 모터 컨트롤러
BP1: 제1 바이패스 회로부
Detector1: 제1 전류 검출기
RLY1: 제1 릴레이
SWA: 제1 보조 스위치
BP2: 제2 바이패스 회로부
Detector2: 제2 전류 검출기
RLY2: 제2 릴레이
SWB: 제2 보조 스위치

Claims (14)

  1. 제1 배터리, 제2 배터리 및 모터 컨트롤러의 각 양극단자 간을 연결하기 위한 제1 라인, 제1 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자를 연결하기 위한 제2 라인, 및 제2 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자를 연결하기 위한 제3 라인을 포함하는 연결라인;
    상기 제2 라인 상에 연결되고, 제1 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 간을 연결하는 제1 스위치부;
    상기 제3 라인 상에 연결되고, 제2 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 간을 연결하는 제2 스위치부;
    상기 제1 라인과 상기 제2 라인을 통해 제1 배터리가 모터 컨트롤러에 연결 시, 상기 제1 라인과 상기 제2 라인의 전류 레벨이 미리 설정된 기준 전류 레벨 범위에 속하는 경우, 상기 제1 라인과 상기 제2 라인의 연결을 끊고 제1 배터리와 모터 컨트롤러 사이를 직접 연결하는 제1 바이패스 회로부; 및
    상기 제1 라인과 상기 제3 라인을 통해 제2 배터리가 모터 컨트롤러에 연결 시, 상기 제1 라인과 상기 제3 라인의 전류 레벨이 상기 기준 전류 레벨 범위에 속하는 경우, 상기 제1 라인과 상기 제3 라인의 연결을 끊고 제2 배터리와 모터 컨트롤러 사이를 직접 연결하는 제2 바이패스 회로부를 포함하고,
    상기 제1 스위치부와 상기 제2 스위치부는, 제어신호에 따라 상보적으로 온오프되어 제1 배터리 및 제2 배터리 중 어느 하나를 모터 컨트롤러와 연결하며, 제어신호에 따라 동시에 턴온되어 제1 배터리 및 상기 제2 배터리를 모터 컨트롤러에 병렬 연결하고,
    상기 제1 바이패스 회로부는, 제1 배터리의 양극단자와 모터 컨트롤러의 양극단자 사이, 및 제1 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 사이에 각각 연결된 제1 릴레이; 제1 배터리의 음극단자와 상기 제1 스위치부 사이에 연결된 제1 보조 스위치; 및 상기 제1 라인과 상기 제2 라인의 전류 레벨을 검출하되, 검출된 전류 레벨이 상기 기준 전류 레벨 범위에 속하는 경우 상기 제1 릴레이와 상기 제1 보조 스위치에 제1 바이패스 신호를 출력하고, 상기 제1 스위치부로 인가되는 제어신호를 수신하고 수신된 제어신호에 따라 상기 제1 바이패스 신호의 출력 여부를 결정하는 전류 검출기를 포함하고,
    상기 제1 릴레이는, 제1 배터리의 양극단자와 모터 컨트롤러의 양극단자 사이, 및 제1 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 사이를 각각 연결하고,
    상기 제1 보조 스위치는, 상시 턴 온 상태를 유지하되, 상기 제1 바이패스 신호의 수신 시 턴 오프되어 제1 배터리의 음극단자와 상기 제1 스위치부 간의 연결을 차단하고,
    상기 제2 바이패스 회로부는, 제2 배터리의 양극단자와 모터 컨트롤러의 양극단자 사이, 및 제2 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 사이에 각각 연결된 제2 릴레이; 제2 배터리의 음극단자와 상기 제2 스위치부 사이에 연결된 제2 보조 스위치; 및 상기 제1 라인과 상기 제3 라인의 전류 레벨을 검출하되, 검출된 전류 레벨이 상기 기준 전류 레벨 범위에 속하는 경우 상기 제2 릴레이와 상기 제2 보조 스위치에 제2 바이패스 신호를 출력하고, 상기 제2 스위치부로 인가되는 제어신호를 수신하고 수신된 제어신호에 따라 상기 제2 바이패스 신호의 출력 여부를 결정하는 전류 검출기를 포함하고,
    상기 제2 릴레이는, 제1 배터리의 양극단자와 모터 컨트롤러의 양극단자 사이, 및 제1 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 사이를 각각 연결하고,
    상기 제2 보조 스위치는, 상시 턴 온 상태를 유지하되, 상기 제2 바이패스 신호의 수신 시 턴 오프되어 제2 배터리의 음극단자와 상기 제2 스위치부 간의 연결을 차단하고,
    상기 제1 스위치부는, 제1 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 사이에 직렬 연결된 NPN 타입의 제1 MOSFET과 PNP 타입의 제2 MOSFET을 포함하고,
    상기 제2 스위치부는, 제2 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 사이에 직렬 연결된 PNP 타입의 제3 MOSFET과 NPN 타입의 제4 MOSFET을 포함하고,
    상기 제1 MOSFET에 하이 레벨의 제어신호가 인가되어 상기 제1 MOSFET가 턴온되고, 상기 제2 MOSFET에 로우 레벨의 제어신호가 인가되어 상기 제2 MOSFET가 턴온됨에 따라 제1 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 간이 연결되고, 상기 제3 MOSFET에 하이 레벨의 제어신호가 인가되어 상기 제3 MOSFET가 턴오프되고, 상기 제4 MOSFET에 로우 레벨의 제어신호가 인가되어 상기 제4 MOSFET가 턴오프됨에 따라 제2 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 간의 연결이 차단되어, 제1 배터리만 모터 컨트롤러에 전원을 공급하고,
    상기 제1 MOSFET에 로우 레벨의 제어신호가 인가되어 상기 제1 MOSFET가 턴오프되고, 상기 제2 MOSFET에 하이 레벨의 제어신호가 인가되어 상기 제2 MOSFET가 턴오프됨에 따라 제1 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 간의 연결이 차단되고, 상기 제3 MOSFET에 로우 레벨의 제어신호가 인가되어 상기 제3 MOSFET가 턴온되고, 상기 제4 MOSFET에 하이 레벨의 제어신호가 인가되어 상기 제4 MOSFET가 턴온됨에 따라 제2 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 간이 연결되어, 제2 배터리만 모터 컨트롤러에 전원을 공급하고,
    상기 제1 MOSFET에 하이 레벨의 제어신호가 인가되어 상기 제1 MOSFET가 턴온되고, 상기 제2 MOSFET에 로우 레벨의 제어신호가 인가되어 상기 제2 MOSFET가 턴온됨에 따라 제1 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 간이 연결되고, 상기 제3 MOSFET에 로우 레벨의 제어신호가 인가되어 상기 제3 MOSFET가 턴온되고, 상기 제4 MOSFET에 하이 레벨의 제어신호가 인가되어 상기 제4 MOSFET가 턴온됨에 따라 제2 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 간이 연결되어, 제1 배터리와 제2 배터리가 모터 컨트롤러에 병렬 연결되어 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 e-모빌리티의 배터리 자동 전환 장치.
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  8. 제1 배터리, 제2 배터리 및 모터 컨트롤러의 각 양극단자 간을 연결하기 위한 제1 라인, 제1 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자를 연결하기 위한 제2 라인, 및 제2 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자를 연결하기 위한 제3 라인을 포함하는 연결라인;
    상기 제2 라인 상에 연결되고, 제1 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 간을 연결하는 제1 스위치부;
    상기 제3 라인 상에 연결되고, 제2 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 간을 연결하는 제2 스위치부;
    제1 배터리와 제2 배터리의 충전상태에 따라, 상기 제1 스위치부와 상기 제2 스위치부를 상보적으로 온오프시켜 제1 배터리 및 제2 배터리 중 어느 하나가 모터 컨트롤러와 연결되도록 하며, 상기 제1 스위치부와 상기 제2 스위치부를 동시에 턴온시켜 제1 배터리 및 상기 제2 배터리를 모터 컨트롤러에 병렬 연결시키도록 상기 제1 스위치부와 상기 제2 스위치부에 제어신호를 각각 출력하는 스위치 제어부;
    상기 제1 라인과 상기 제2 라인을 통해 제1 배터리가 모터 컨트롤러에 연결 시, 상기 제1 라인과 상기 제2 라인의 전류 레벨이 미리 설정된 기준 전류 레벨 범위에 속하는 경우, 상기 제1 라인과 상기 제2 라인의 연결을 끊고 제1 배터리와 모터 컨트롤러 사이를 직접 연결하는 제1 바이패스 회로부; 및
    상기 제1 라인과 상기 제3 라인을 통해 제2 배터리가 모터 컨트롤러에 연결 시, 상기 제1 라인과 상기 제3 라인의 전류 레벨이 상기 기준 전류 레벨 범위에 속하는 경우, 상기 제1 라인과 상기 제3 라인의 연결을 끊고 제2 배터리와 모터 컨트롤러 사이를 직접 연결하는 제2 바이패스 회로부를 포함하고,
    상기 제1 바이패스 회로부는, 제1 배터리의 양극단자와 모터 컨트롤러의 양극단자 사이, 및 제1 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 사이에 각각 연결된 제1 릴레이; 제1 배터리의 음극단자와 상기 제1 스위치부 사이에 연결된 제1 보조 스위치; 및 상기 제1 라인과 상기 제2 라인의 전류 레벨을 검출하되, 검출된 전류 레벨이 상기 기준 전류 레벨 범위에 속하는 경우 상기 제1 릴레이와 상기 제1 보조 스위치에 제1 바이패스 신호를 출력하고, 상기 제1 스위치부로 인가되는 제어신호를 수신하고 수신된 제어신호에 따라 상기 제1 바이패스 신호의 출력 여부를 결정하는 전류 검출기를 포함하고, 상기 제1 릴레이는, 제1 배터리의 양극단자와 모터 컨트롤러의 양극단자 사이, 및 제1 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 사이를 각각 연결하고,
    상기 제1 보조 스위치는, 상시 턴 온 상태를 유지하되, 상기 제1 바이패스 신호의 수신 시 턴 오프되어 제1 배터리의 음극단자와 상기 제1 스위치부 간의 연결을 차단하고,
    상기 제2 바이패스 회로부는, 제2 배터리의 양극단자와 모터 컨트롤러의 양극단자 사이, 및 제2 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 사이에 각각 연결된 제2 릴레이; 제2 배터리의 음극단자와 상기 제2 스위치부 사이에 연결된 제2 보조 스위치; 및 상기 제1 라인과 상기 제3 라인의 전류 레벨을 검출하되, 검출된 전류 레벨이 상기 기준 전류 레벨 범위에 속하는 경우 상기 제2 릴레이와 상기 제2 보조 스위치에 제2 바이패스 신호를 출력하고, 상기 제2 스위치부로 인가되는 제어신호를 수신하고 수신된 제어신호에 따라 상기 제2 바이패스 신호의 출력 여부를 결정하는 전류 검출기를 포함하고,
    상기 제2 릴레이는, 제1 배터리의 양극단자와 모터 컨트롤러의 양극단자 사이, 및 제1 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 사이를 각각 연결하고,
    상기 제2 보조 스위치는, 상시 턴 온 상태를 유지하되, 상기 제2 바이패스 신호의 수신 시 턴 오프되어 제2 배터리의 음극단자와 상기 제2 스위치부 간의 연결을 차단하고,
    상기 제1 스위치부는, 제1 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 사이에 직렬 연결된 NPN 타입의 제1 MOSFET과 PNP 타입의 제2 MOSFET을 포함하고,
    상기 제2 스위치부는, 제2 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 사이에 직렬 연결된 PNP 타입의 제3 MOSFET과 NPN 타입의 제4 MOSFET을 포함하고,
    상기 스위치 제어부는, 상기 제1 MOSFET에 하이 레벨의 제어신호를 인가하여 상기 제1 MOSFET를 턴온시키고, 상기 제2 MOSFET에 로우 레벨의 제어신호를 인가하여 상기 제2 MOSFET를 턴온시킴에 따라 제1 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 간이 연결되도록 하고, 상기 제3 MOSFET에 하이 레벨의 제어신호를 인가하여 상기 제3 MOSFET를 턴오프시키고, 상기 제4 MOSFET에 로우 레벨의 제어신호를 인가하여 상기 제4 MOSFET를 턴오프시킴에 따라 제2 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 간의 연결이 차단되도록 하여, 제1 배터리만 모터 컨트롤러에 전원을 공급하도록 제어하고,
    상기 스위치 제어부는, 상기 제1 MOSFET에 로우 레벨의 제어신호를 인가하여 상기 제1 MOSFET를 턴오프시키고, 상기 제2 MOSFET에 하이 레벨의 제어신호를 인가하여 상기 제2 MOSFET를 턴오프시킴에 따라 제1 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 간의 연결이 차단되도록 하고, 상기 제3 MOSFET에 로우 레벨의 제어신호를 인가하여 상기 제3 MOSFET를 턴온시키고, 상기 제4 MOSFET에 하이 레벨의 제어신호를 인가하여 상기 제4 MOSFET를 턴온시킴에 따라 제2 배터리의 음극단자와 모터 컨트롤러의 음극단자 간이 연결되도록 하여, 제2 배터리만 모터 컨트롤러에 전원을 공급하도록 제어하고,
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