KR102614609B1 - 전기 자동차용 배터리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 배터리 장치는 고전압 배터리의 배터리 상태를 모니터링하고, 배터리 상태를 제어 및 관리하는 BMS(Battery Management System), 상기 고전압 배터리로부터의 전류를 센싱하여 전류 센싱 전압을 출력하는 전류 센싱부, 상기 BMS로부터의 전압과 상기 전류 센싱 전압을 비교하고 비교 결과에 대응한 전압을 출력하는 비교부, 상기 비교부의 전압을 수신하고 상기 비교부의 전압에 대응하는 PWM(Pulse-width modulation) 신호를 생성하여 출력하는 PWM부, 상기 PWM부로부터 상기 PWM 신호를 수신하고 상기 PWM 신호에 따른 턴온 신호를 출력하는 입력 신호부, 및 상기 턴온 신호를 수신하고 상기 턴온 신호에 따라 상기 고전압 배터리와 인버터 사이에서 스위칭하는 스위칭부를 포함할 수 있다.

Description

전기 자동차용 배터리 장치{BATTERY DEVICE FOR ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 전기 자동차용 배터리 장치에 관한 것이다.
화석연료의 고갈 문제와 화석연료의 사용에 따른 환경오염 문제가 대두되면서, 연료효율을 높이고 배기가스 저감이 가능한 친환경 차량이 각광을 받고 있다. 여기서, 친환경 차량은 하이브리드 자동차, 수소연료전지 자동차, 전기 자동차 등을 대표적인 예로 들 수 있다. 기존의 내연기관 차량과 친환경 차량의 가장 큰 차이점은 전기에너지를 동력원으로 모터를 구동하여 차량동력에 사용한다는 점이다. 내연기관에서 엔진에 동력을 제공하는 에너지원으로 가솔린, 디젤 등의 연료를 필요로 하듯이, 전기 모터는 전기에너지를 에너지원으로 필요로 하고 충전 및 방전이 가능한 2차 전지를 주로 사용한다.
예컨대, 친환경 차량(이하, ‘차량’으로 총칭)에서는 고전압의 전원을 메인 배터리로 사용하여 모터를 구동시키고, 차량 기동 시 차량 시스템에 고전압의 메인 배터리 전원을 공급하기 위해 메인 릴레이(메인 스위치)를 붙이게 된다. 이때, 메인 릴레이를 차량 시스템에 연결할 경우, 급격한 전류(돌입전류) 흐름으로 인해 배터리가 쇼트되어 대전류가 흐르는 메인 릴레이 고착현상이 발생되게 된다.
이러한 점을 방지하기 위해, 차량에는 고전압 배터리 시스템에 요구된다. 고전압 배터리 시스템은 다수의 전지셀, 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS) 냉각 장치, 파워 릴레이 어셈블리(Power Relay Assembly, PRA) 등으로 구성된다. 여기서, 고전압은 100V~500V의 범위를 갖게 되고, 누설이 발생하는 경우 감전에 의한 인명 사고를 유발할 수 있기 때문에, 고전압을 외부와 연결 및 차단할 수 있는 기능을 확보하여야 한다.
이를 위해, BMS는 PRA를 통해 고전압 배터리 시스템과 외부 간의 전기적 절연을 확보하고, 고전압 전류를 측정하고, 돌입 전류를 제한하는 기능을 담당한다. 파워 릴레이 어셈블리의 동작은 차량의 시동이 온(ON) 되면, BMS의 정해진 동작 시퀀스에 의해서 고전압 릴레이가 온(ON)되어 파워소스(배터리)와 부하(인버터, 모터)가 연결되며, 차량의 시동이 오프(OFF)되면 고전압 릴레이가 오프(OFF)되어 전기적 연결이 차단된다.
전기자동차나 하이브리드 자동차는 구동원이 되는 전기모터에 전력을 공급하기 위한 주동력원으로 고전압 배터리를 탑재하고 있으며, PRA는 이러한 고전압 배터리와 전기모터 구동장치 사이에 위치하여 그 연결을 담당하는 장치로, 복수 개의 고전압 릴레이로 구성된다.
고전압 릴레이는 대전류 도통시 기계식 릴레이를 오프(OFF)시키면 주변 인덕턴스에 의해 릴레이 접점에 과전압이 유기되어 접점이 융착될 수 있다.
이러한 기계식 릴레이의 융착으로 인해 고전압 배터리가 모터 구동장치 및 시스템과 분리되지 않아 2차 사고를 유발할 수 있으며 운전자의 감전을 초래할 수 있다.
종래에는 이러한 문제점을 해결하기 위해 PRA의 기계식 릴레이에 전자식스위치를 병렬로 구성한 스마트 PRA를 제안하고 있다. 스마트 PRA에서는 전자식스위치를 통해 프리차지 제어를 수행함으로써 아크발생을 억제하도록 하는 하이브리드 구조를 적용하였다.
도 1은 종래 스마트 PRA를 포함하는 배터리 장치를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 스마트 PRA에서 BMS(110)가 입력 신호부(120)로 신호를 전송하면, 입력 신호부(120)가 턴온하게 된다. 입력 신호부(120)는 턴온하면 스위칭 신호가 절연부(130)를 통해 스위칭부(140)로 스위칭 신호가 전달된다.
스위칭부(140)는 고전압 배터리(170)와 연결되어 있다. 스위칭부(140)는 스위칭 신호가 입력되면, 스위칭된다. 스위칭부(140)가 스위칭하면 고전압 배터리(170)로부터 인가되는 고전압 고전류가 스위칭부(140)를 통해 캐패시터(150)로 인가된다. 커패시터(150)가 충전되면 인버터(160)로 고전압이 인가되어 인버터(160)가 동작하게 된다.
이러한 구성의 릴레이 장치에서 캐피시터(150)에는 미리 결정된 크기의 전압이 인가되는데, 부하단 또는 어떤 용량성에 의해 미리 결정된 크기보다 큰 전압이 커패시터(150)에 인가될 수 있다. 이 경우, 큰 전압에 의해 열이 발생할 수 있으며, 발생된 열이 누적되면, 프리차지 저항이 소손되는 경우가 발생할 수 있다.
프리차지 저항이 소손되면, 커패시터(150)에 프리차징을 할 때, 전류가 무한대로 흐를 수 있고, 이 경우, EPR(Electronic precharge relay)이 손상되게 된다. EPR는 친환경 차량의 고전압 배터리 전원을 분배하는 PRA에 장착되는 부품으로서, 프리차지 저항과 프리차지 커패시터로 이루어진다. EPR이 손상되면, EPR의 스위칭부(140)가 소손되게 된다.
전술한 스마트 PRA를 포함하는 릴레이 장치의 문제는 기계식 릴레이를 채용한 릴레이 장치에서도 동일하게 나타날 수 있다.
종래에는 프리차지 저항을 보호해줄 수 있는 부품이 존재하지 않았다.
본 발명은, 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 전기 자동차의 릴레이 장치를 구성하는 커패시터에 설정 전압보다 큰 고전압이 인가되는 경우 고전압으로부터 프리차지 저항을 보호해줄 수 있는 전기 자동차용 배터리 장치를 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 장치는, 고전압 배터리의 배터리 상태를 모니터링하고, 배터리 상태를 제어 및 관리하며 후술되는 비교부로 기설정된 턴온 전압을 출력하는 BMS(Battery Management System); 상기 고전압 배터리로부터의 전류를 센싱하고 상기 센싱된 전류에 대응하는 전압(이하, 대응전압)으로 변환하여 상기 변환된 대응전압을 출력하는 전류 센싱부; 상기 BMS로부터의 턴온 전압과 상기 대응전압을 비교하고 비교 결과에 대응한 전압을 출력하는 비교부; 상기 비교부의 전압을 수신하고 상기 비교부의 전압에 대응하는 듀티비의 PWM(Pulse-width modulation) 신호를 생성하여 출력하는 PWM부; 상기 PWM부로부터 상기 PWM 신호를 수신하고 상기 PWM 신호에 따른 턴온 신호를 출력하는 입력 신호부; 상기 턴온 신호를 수신하고 상기 턴온 신호에 따라 상기 고전압 배터리와 인버터 사이에서 스위칭하는 스위칭부; 상기 입력 신호부와 상기 스위칭부 사이에 위치하는 제1 절연부; 및 상기 전압 센싱부와 상기 비교부 사이에 위치하는 제2 절연부;를 포함하고, 상기 비교부는, 상기 BMS로부터의 턴온 전압과 상기 대응전압을 비교하여 상기 대응전압이 상기 BMS로부터의 턴온 전압이 보다 크면 듀티비가 100%로 설정되는 전압을 상기 PWM부 출력하고, 상기 대응전압이 상기 BMS로부터의 턴온 전압 이하이면 듀티비가 25% 내지 99%로 설정되는 전압을 상기 PWM부 출력하며, 부하가 없을 경우 상기 대응전압이 상기 BMS로부터의 턴온 전압이 보다 크도록 설정되고 부하가 있을 경우 상기 대응전압이 상기 BMS로부터의 턴온 전압 이하이도록 설정되고, 상기 BMS는 상기 비교부로 전압을 출력한 후 설정된 일정시간 후에 턴오프되어 상기 BMS로부터의 턴온 전압은 상기 비교부에 입력되지 않도록 한다.
상기 배터리 장치는 상기 입력 신호부와 상기 스위칭부 사이에 위치하는 제1 절연부, 및 상기 전류 센싱부와 상기 비교부 사이에 위치하는 제2 절연부를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 절연부 및 상기 제2 절연부는 포토커플러로 구현될 수 있다.
상기 비교부는 상기 BMS로부터의 전압과 상기 전류 센싱 전압을 비교하고 상기 BMS로부터의 전압이 상기 전류 센싱 전압보다 작으면 듀티비(Duty ratio)가 100%로 설정될 수 있는 전압을 상기 PWM부로 출력할 수 있다.
상기 비교부는 상기 BMS로부터의 전압과 상기 전류 센싱 전압을 비교하고 상기 BMS로부터의 전압이 상기 전류 센싱 전압보다 크면 듀티비가 25% 내지 99%로 설정될 수 있는 전압을 상기 PWM부로 출력할 수 있다.
상기 입력 신호부는 전기 스위치 IC(Integrated Circuit)로 구현될 수 있다.
상기 전기 스위치 IC는 MOSFET (metal-oxide semiconductor　field effect transistor), FET(field effect transistor) 또는 IGBT(insulated-gate bipolar transistor)를 포함할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 고전압 배터리의 전압을 센싱하여 그 결과에 따라 인버터에 연결된 캐패시터에 인가되는 전압을 PWM 제어를 통해 제어할 수 있기 때문에, 캐패시터에 프리차징을 할 때, 전류가 무한대로 흐를 수 있는 문제점을 해결할 수 있다.
그에 따라, 본 발명에 따르면 프리차지 저항과 프리차지 커패시터로 이루어진 EPR이 손상되게 되고, EPR이 손상되면, EPR의 스위칭부가 소손되는 문제점을 해결할 수 있다.
도 1은 종래 배터리 장치의 블록도를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 장치의 블록도를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 장치를 제어하는 방법의 흐름도를 나타낸 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
전기 자동차는 배터리를 통해 모터에 전원을 공급한다. 이 경우, 차량이 운행하지 않을 때는 배터리로부터의 전원이 모터에 공급되지 않도록 배터리와 모터 사이에 릴레이 장치가 구비된다.
배터리의 고전압을 모터로 공급해주는 릴레이 장치의 전원 입력부에 과전압이 인가될 경우 릴레이 장치 내부의 전자 소자가 파괴되어 쇼트 고장이 발생할 수 있다.
이 경우, 허용가능한 범위 내의 순간적인 과전압이 릴레이 장치에 인가되어 전자 소자가 파괴되는 것을 방지해야 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 장치의 블록도를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 장치는 BMS(210), 입력 신호부(220), PWM(Pulse-width modulation)부(230), 비교부(240), 제1 절연부(250), 제2 절연부(260), 스위칭부(310), 전류 센싱부(320), 캐패시터(330), 인버터(340), 및 고전압 배터리(350)를 포함한다.
BMS(210)는 고전압 배터리(350)의 배터리 상태를 모니터링하고, 배터리 상태를 제어/관리하여 고장 진단을 하며, 전기차 배터리 성능을 확보할 수 있도록 한다. BMS(210)는 비교부(240)에 기설정된 턴온 전압을 출력할 수 있다. 이러한 턴온 전압은 후술하는 입력 신호부(220)를 턴온하기 위한 전압이 될 수 있다.
전류 센싱부(320)는 고전압 배터리(350)로부터 인버터(340)로 출력되는 전류를 센싱하고, 그 센싱된 전류에 대응하는 전압(이하, '대응전압'이라 함)으로 변환하여 그 변환된 대응전압을 출력하도록 한다. 전류 센싱부(320)는 이러한 대응전압을 제2 절연부(260)를 통해 비교부(240)로 출력한다.
비교부(240)는 전류 센싱부(320)로부터 출력되는 대응전압과 BMS(210)로부터 출력되는 턴온 전압을 비교하고, 비교 결과를 PWM부(230)로 출력한다. 비교 결과는 예컨대, 듀티비를 결정하는 신호일 수 있다.
예컨대, 부하가 없는 경우, 고전압 배터리(350)로부터 인버터(340)로 전류가 흐르지 않기 때문에 전류 센싱부(320)에서 센싱된 전류는 0이 되고, 전류 센싱부(320)는 전류 0에 대응하는 제1 대응전압을 출력할 수 있다. 이 경우, 전류 센싱부(320)로부터 출력되는 제1 대응전압은 BMS(210)로부터의 턴온 전압보다 크도록 설정된다. 비교부(240)는 이러한 제1 대응전압이 BMS(210)로부터 출력되는 턴온 전압보다 큰 경우, 해당 비교 결과를 PWM부(230)로 출력할 수 있다. 이 경우, PWM부(230)는 100%의 듀티비를 갖는 전압을 출력할 수 있다.
유사하게, 예컨대 부하가 있을 경우 고전압 배터리(350)로부터 인버터(340)로 전류가 흐르게 되고, 전류 센싱부(320)는 센싱된 전류에 대응하는 제2 대응전압을 출력할 수 있다. 이 경우, 전류 센싱부(320)로부터 출력되는 제2 대응전압은 BMS(210)로부터의 턴온 전압 이하이도록 설정된다. 비교부(240)는 이러한 제2 대응전압이 BMS(210)로부터 출력되는 턴온 전압 이하이면 해당 비교 결과를 PWM부(230)로 출력할 수 있다. 이 경우, PWM부(230)는 제2 대응전압의 크기에 따라 25% 내지 99%%의 듀티비를 갖는 전압을 출력할 수 있다.
그러면, PWM부(230)는 비교부(240)에서 출력되는 비교 결과에 따라 듀티비가 결정된 PWM 신호를 스위칭부(310)에 출력한다.
구체적으로 PWM부(230)는 비교부(240)로부터 출력되는 비교 결과에 따라 특정 듀티비를 갖는 PWM 신호를 생성하여 입력 신호부(220)로 출력한다.
PWM부(230)는 전류 센싱부(320)로부터 출력되는 제1 대응전압이 BMS(210)로부터 출력되는 턴온 전압보다 크면 100%의 듀티비를 갖는 PWM 신호를 입력 신호부(220)로 출력할 수 있다.
또는, PWM부(230)는 전류 센싱부(320)로부터 출력되는 제2 대응전압이 BMS(210)로부터 출력되는 턴온 전압 이하이면 25% 내지 99%의 듀티비를 갖는 PWM 신호를 입력 신호부(220)로 출력할 수 있다.
입력 신호부(220)는 PWM 신호를 제1 절연부(250)를 통해 스위칭부(310)으로 출력한다.
입력 신호부(220)는 PWM 신호에 따라 턴온 신호를 스위칭부(310)에 제공한다. 상기 입력 신호부(220)는 전기 스위치 IC(Integrated Circuit)로 구현될 수 있다. 상기 전기 스위치 IC는 MOSFET (metal-oxide semiconductor　field effect transistor), FET(field effect transistor) 또는 IGBT(insulated-gate bipolar transistor)를 포함할 수 있다.
입력 신호부(220)로부터 제공되는 턴온 신호는 제1 절연부(250)를 통해 스위칭부(310)에 제공된다. 구체적으로, 스위칭부(310)는 PWM 신호에 따라 스위칭하여 고전압 배터리(350)로부터 출력되는 전압이 인버터(340)로 출력될 수 있도록 한다. 스위칭부(310)는 턴온 신호에 따라 스위칭하여 고전압 배터리(350)로부터 출력되는 전압을 캐패시터(330)로 출력할 수 있다. 그에 따라, 고전압 배터리(350)로부터 출력되는 전압이 인버터(340)로 제공할 수 있다.
제1 절연부(250) 및 제2 절연부(260)는 포토커플러(optocoupler)로 구성될 수 있다. 제1 절연부(250) 및 제2 절연부(260)는 그 출력단에서의 신호가 그 입력부로 인가되는 것을 방지할 수 있다.
스위칭부(310)가 스위칭함에 따라 고전압 배터리(350)로부터 전압이 인버터(340)에 인가되며, 그에 따라 전류 센싱부(320)는 전류를 센싱할 수 있다.
삭제
한편, BMS(210)는 비교부(240)에 전압을 출력한 후 일정 시간 후에 턴오프되므로, BMS(210)로부터의 턴온 전압은 비교부(240)에 입력되지 않는다.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 고전압 배터리에 부하가 연결되어 고전압 배터리에서 인버터(또는 부하)로 출력되는 전류를 센싱하여 그 결과에 따라 인버터에 연결된 캐패시터에 인가되는 전압을 PWM 제어를 통해 제어할 수 있기 때문에, 캐패시터(330)에 프리차징을 할 때, 전류가 무한대로 흘러 프리차지 저항과 프리차지 커패시터로 이루어진 EPR이 소손되는 문제점을 해결할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 장치를 제어하는 방법의 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 배터리 장치는 전류 센싱부(320)가 고전압 배터리(350)에서 인버터(340)로 출력되는 전류를 센싱하고, 센싱된 전류를 대응하는 대응전압으로 변환하여 그 변환된 대응전압을 출력하도록 한다. 단계 410에서는 이러한 대응전압이 출력되는지를 판단한다.
배터리 장치는 단계 420에서 전류 센싱부(320)를 통해 대응전압이 출력되면, 비교부(240)를 통해 상기 대응전압이 BMS의 턴온 전압보다 큰지를 판단한다.
예컨대, 부하가 없는 경우 전류 센싱부(320)로부터 출력되는 제1 대응전압은 BMS(210)으로부터 출력되는 턴온 전압보다 크며, 비교부(240)는 비교 결과에 따른 전압을 PWM부(230)으로 출력한다.
배터리 장치는 단계 430에서 PWM부(230)를 통해 비교부(240)에서 출력되는 비교 결과에 따라 듀티비가 결정된 PWM 신호를 입력 신호부(220)에 제공한다.
이와 같이. 비교부(240)는 전류 센싱부(320)로부터 출력되는 대응전압과 BMS(210)로부터 출력되는 턴온 전압을 비교하고, 비교 결과를 PWM부(230)로 출력한다. 비교 결과는 예컨대, 듀티비를 결정하는 신호일 수 있다.
이와 같이, 예컨대 부하가 없는 경우, 전류 센싱부(320)로부터 출력되는 제1 대응전압은 BMS(210)로부터의 턴온 전압보다 크고, 비교부(240)는 전류 센싱부(320)로부터 출력되는 대응전압이 BMS(210)로부터 출력되는 턴온 전압보다 크면 해당 비교 결과를 PWM부(230)로 출력할 수 있다. 이 경우, PWM부(230)는 100%의 듀티비를 갖는 전압을 출력할 수 있다.
유사하게, 예컨대 부하가 있을 경우에는, 전류 센싱부(320)로부터 출력되는 대응전압은 BMS(210)로부터의 턴온 전압 이하이다. 비교부(240)는 전류 센싱부(320)로부터 출력되는 대응전압이 BMS(210)로부터 출력되는 턴온 전압 이하이면 해당 비교 결과를 PWM부(230)로 출력할 수 있다. 이 경우, PWM부(230)는 25% 내지 99%%의 듀티비를 갖는 전압을 출력할 수 있다. 이때, 대응전압에 따라 상기 범위 내에서 듀티비가 결정될 수 있다.
이어서, 배터리 장치는 단계 460에서 변경된 듀티비에 따라 PWM 제어를 수행한다. 구체적으로, 배터리 장치에서 PWM부(230)는 비교부(240)에서 출력되는 비교 결과에 따라 듀티비가 결정된 PWM 신호를 스위칭부(310)에 출력한다.
구체적으로 PWM부(230)는 비교부(240)로부터 출력되는 비교 결과에 따라 결정된 듀티비에 따라 PWM 신호를 생성하여 입력 신호부(220)로 출력한다. 즉, PWM부(230)는 전류 센싱부(320)로부터 출력되는 대응전압이 BMS(210)로부터 출력되는 턴온 전압보다 크면 100%의 듀티비를 갖는 PWM 신호를 입력 신호부(220)로 출력할 수 있다. 또는 PWM부(230)는 전류 센싱부(320)로부터 출력되는 대응전압이 BMS(210)로부터 출력되는 턴온 전압 이하이면 25% 내지 99%의 듀티비를 갖는 PWM 신호를 입력 신호부(220)로 출력할 수 있다.
입력 신호부(220)는 PWM 신호에 따라 스위칭부(310)를 단속하여 스위칭부(310)가 스위칭함에 따라 고전압 배터리(350)로부터 전압이 인버터(340)에 인가되도록 한다.
배터리 장치는 단계 440에서 PWM 제어가 종료되는 지를 판단하고, PWM 제어가 종료되지 않았으면 단계 410으로 되돌아간다.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 배터리 장치는 고전압 배터리(350)에서 부하로 흐르는 전류를 센싱하여 그 결과에 따라 인버터(340)에 연결된 캐패시터(330)에 인가되는 전압을 제어할 수 있기 때문에, 캐패시터(330)에 프리차징을 할 때, 전류가 무한대로 흐를 수 있는 문제점을 해결할 수 있다.
그에 따라, 본 발명에 따르면 프리차지 저항과 프리차지 커패시터로 이루어진 EPR이 손상되는 것을 방지하게 되고 EPR의 손상에 따른 EPR의 스위칭부(310)이 소손되는 문제점을 해결할 수 있다.
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 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
210: BMS 220: 입력 신호부
230: PWM부 240: 비교부
250: 제1 절연부 260: 제2 절연부
310: 스위칭부 320: 전류 센싱부
330: 캐패시터 340: 인버터
350: 고전압 배터리

Claims (7)

  1. 고전압 배터리의 배터리 상태를 모니터링하고, 배터리 상태를 제어 및 관리하며 후술되는 비교부로 기설정된 턴온 전압을 출력하는 BMS(Battery Management System);
    상기 고전압 배터리로부터의 전류를 센싱하고 상기 센싱된 전류에 대응하는 전압(이하, 대응전압)으로 변환하여 상기 변환된 대응전압을 출력하는 전류 센싱부;
    상기 BMS로부터의 턴온 전압과 상기 대응전압을 비교하고 비교 결과에 대응한 전압을 출력하는 비교부;
    상기 비교부의 전압을 수신하고 상기 비교부의 전압에 대응하는 듀티비의 PWM(Pulse-width modulation) 신호를 생성하여 출력하는 PWM부;
    상기 PWM부로부터 상기 PWM 신호를 수신하고 상기 PWM 신호에 따른 턴온 신호를 출력하는 입력 신호부;
    상기 턴온 신호를 수신하고 상기 턴온 신호에 따라 상기 고전압 배터리와 인버터 사이에서 스위칭하는 스위칭부;
    상기 입력 신호부와 상기 스위칭부의 사이에 위치하는 제1 절연부; 및
    상기 전류 센싱부와 상기 비교부의 사이에 위치하는 제2 절연부;를 포함하고,
    상기 비교부는, 상기 BMS로부터의 턴온 전압과 상기 대응전압을 비교하여 상기 대응전압이 상기 BMS로부터의 턴온 전압보다 크면 듀티비가 100%로 설정되는 전압을 상기 PWM부로 출력하고, 상기 대응전압이 상기 BMS로부터의 턴온 전압 이하이면 듀티비가 25% 내지 99%로 설정되는 전압을 상기 PWM부로 출력하고,
    부하가 없을 경우 상기 대응전압이 상기 BMS로부터의 턴온 전압보다 크도록 설정되고 부하가 있을 경우 상기 대응전압이 상기 BMS로부터의 턴온 전압 이하가 되도록 설정되며,
    상기 BMS는 상기 비교부로 전압을 출력한 후 설정된 일정시간 후에 턴오프되어 상기 BMS로부터의 턴온 전압은 상기 비교부에 입력되지 않도록 하는 배터리 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 절연부 및 상기 제2 절연부는 포토커플러로 구현되는 배터리 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 입력 신호부는 전기 스위치 IC(Integrated Circuit)로 구현되는 배터리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전기 스위치 IC는 MOSFET (metal-oxide semiconductor　field effect transistor), FET(field effect transistor) 또는 IGBT(insulated-gate bipolar transistor)를 포함하는 배터리 장치.

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