KR20110081098A - 배터리 제어 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배터리 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 비상 충전 및 보조 배터리 장착이 가능한 차량용 배터리 팩에 구비되어 비상시에 배터리 팩을 제어하는 장치로서, 메인 배터리 팩에 전원을 인가하는 외부 충전 단자와, 상기 외부 충전 단자의 전압을 측정하는 제1 전압 측정부와, 상기 외부 충전 단자와 상기 메인 배터리 팩의 연결을 스위칭하는 비상 충전 스위치로 이루어진 비상 충전 수단; 컨택터를 통해 차량에 전원을 인가하는 보조 배터리 연결 단자와, 상기 보조 배터리 연결 단자의 전압을 측정하는 제2 전압 측정부와, 상기 보조 배터리 연결 단자와 상기 컨택터의 연결을 스위칭하는 보조 배터리 스위치로 이루어진 보조 배터리 연결 수단; 및 상기 제1 전압 측정부에 전압 측정시, 상기 비상 충전 스위치를 연결하여 비상 충전 모드로 전환하고, 상기 제2 전압 측정부에 전압 측정시, 상기 보조 배터리 스위치를 연결하여 보조 배터리 연결 모드로 전환하는 비상 제어 수단;을 포함하는 배터리 제어 장치가 개시된다.

Description

배터리 제어 장치 및 방법{Apparatus and method for controlling of battery}
본 발명은 배터리 팩의 제어 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량용 배터리 팩의 만방전 시 외부 전원 공급 수단과 연결되는 비상 상태에서 배터리를 제어하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
최근 들어 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충전 및 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
특히, 최근에는 탄소 에너지가 점차 고갈되는 환경에 대한 관심이 높아지면서, 미국, 유럽, 일본, 한국을 비롯하여 전 세계적으로 하이브리드 자동차와 전기 자동차에 세간의 이목이 집중되고 있다. 이러한 하이브리드 자동차나 전기 자동차에 있어서 가장 핵심적 부품은 차량 모터에 구동력을 부여하는 배터리이다. 하이브리드 자동차나 전기 자동차는 배터리의 충방전을 통해 차량의 구동력을 얻을 수 있기 때문에, 엔진만을 이용하는 자동차에 비해 연비가 뛰어나고 공해 물질을 배출하지 않거나 감소시킬 수 있다는 점에서 사용자들이 점차 크게 늘어나고 있는 실정이다.
이러한 하이브리드 자동차나 전기 자동차에 사용되는 차량용 배터리의 경우, 차량 운전중 배터리 소모에 의해 충전 잔량이 고갈되거나 차량 정차중에도 배터리의 자연 소모 또는 부주의로 인한 차량 전원 누수로 충전 잔량이 고갈될 수 있다. 이렇게 배터리의 충전 잔량이 고갈되는 것을 만방전 상태라고 하는데, 이때에는 배터리에서 전원이 공급되지 않아 전기 차량 또는 이 배터리를 장착한 기기의 동작은 제한될 수밖에 없다.
보통의 경우 배터리가 만방전 되거나 만방전 상태에 가까워질 때에는 배터리 충전소나 배터리 충전 장치 등을 이용해 배터리를 충전하여 이용한다. 그러나 차량용 배터리와 같은 경우에는 차량이 충전소에 위치하지 않을 때에 배터리가 만방전 상태에 이르면, 차량이 동작하지 않아 부득이하게 비상 충전을 시도해야 하는 상황이 발생할 수 있다. 이러한 상황에서는 긴급 차량이나 다른 차량을 통해서 비상 충전을 시도하거나, 비상용 보조 배터리를 만방전된 배터리 대신 사용하여 충전소까지 이동하는 등의 임시방편이 이용될 수 있다.
이렇게, 비상 상황을 대비하여 차량용 배터리에 임시 충전 단자를 구비해 임시 충전 기능을 부가한 배터리나, 보조 배터리 장착 공간이 마련된 배터리 등이 개발되어 있다. 더 나아가서, 다양한 비상 상황에 대비하기 위해 비상 충전 기능이나 보조 배터리 장착 기능을 모두 갖는 겸용 배터리가 상당히 유용한 대처 수단이 될 수 있다.
그러나 위와 같은, 비상 충전 기능과 보조 배터리 장착 기능을 모두 겸한 배터리의 경우에는, 배터리 내부에서 각각의 상황에 따른 배터리 제어에 대한 연구가 부족한 상황이다. 아울러, 최근의 차량용 배터리는 그 내부에 복잡한 제어 시스템을 갖추고 있으며, 다양한 안전 대비 수단이 구비되어 있다. 따라서, 단순히 비상 충전 기능과 보조 배터리 장착 기능만을 배터리에 부가할 경우, 배터리 내부 제어 시스템에서의 원활한 제어 처리가 이루어질 수 없는 문제가 있고, 또한 배터리 자체의 안전성에도 중대한 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안한 것으로, 비상 충전 기능과 보조 배터리 장착 기능이 겸비된 배터리 팩에서 비상 상황에 각 기능의 사용을 자동으로 감지하여 해당 기능에 따른 배터리 제어 처리를 수행할 수 있는 배터리 제어 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 첨부된 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 제어 장치는, 비상 충전 및 보조 배터리 장착이 가능한 차량용 배터리 팩에 구비되어 비상시에 배터리 팩을 제어하는 장치로서, 메인 배터리 팩에 전원을 인가하는 외부 충전 단자와, 상기 외부 충전 단자의 전압을 측정하는 제1 전압 측정부와, 상기 외부 충전 단자와 상기 메인 배터리 팩의 연결을 스위칭하는 비상 충전 스위치로 이루어진 비상 충전 수단; 컨택터를 통해 차량에 전원을 인가하는 보조 배터리 연결 단자와, 상기 보조 배터리 연결 단자의 전압을 측정하는 제2 전압 측정부와, 상기 보조 배터리 연결 단자와 상기 컨택터의 연결을 스위칭하는 보조 배터리 스위치로 이루어진 보조 배터리 연결 수단; 및 상기 제1 전압 측정부에 전압 측정시, 상기 비상 충전 스위치를 연결하여 비상 충전 모드로 전환하고, 상기 제2 전압 측정부에 전압 측정시, 상기 보조 배터리 스위치를 연결하여 보조 배터리 연결 모드로 전환하는 비상 제어 수단;을 포함한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 관리 시스템은 상술한 배터리 제어 장치를 포함한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차는 상술한 배터리 제어 장치를 포함한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 제어 기능을 갖는 배터리 팩은, 비상 상황에서 비상 충전 및 보조 배터리를 장착하여 배터리를 운용할 수 있는 차량용 배터리 팩으로서, 하나 이상의 배터리 셀이 결합된 메인 배터리 팩; 상기 메인 배터리 팩의 셀 전압을 측정하고, 상기 메인 배터리 팩을 제어하는 배터리 관리 시스템; 상기 배터리 관리 시스템의 제어에 따라 상기 메인 배터리 팩의 충방전 전원을 스위칭하는 충방전 제어 스위치; 상기 메인 배터리 팩에 연결되어 직접 충전 전원을 인가할 수 있는 외부 충전 단자가 구비된 비상 충전 모듈; 메인 전원 라인의 컨택터에 연결되어 직접 차량으로 전원을 인가하는 보조 배터리 연결 단자가 구비된 보조 배터리 연결 모듈; 및 상기 비상 충전 모듈의 외부 충전 단자에 전압이 감지되면, 비상 충전 모드로 전환하고, 상기 보조 배터리 연결 모듈의 보조 배터리 연결 단자에 전압이 감지되면, 보조 배터리 연결 모드로 전환하는 비상 제어 모듈;을 포함한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 제어 방법은, 비상 충전 및 보조 배터리 장착이 가능한 차량용 배터리 팩에 구비되는 비상 제어 시스템에서 비상 상황에 배터리를 운용하는 제어 방법으로서, (a) 메인 배터리 팩에 연결되어 충전 전원을 인가하는 외부 충전 단자와, 컨택터에 연결되어 차량으로 전원을 인가하는 보조 배터리 연결 단자에 전압이 인가되었는지를 판별하는 단계; (b) 상기 외부 충전 단자에 전압이 인가된 경우에는 비상 충전 모드로 전환하여, 상기 외부 충전 단자를 통해 공급되는 전원으로 상기 메인 배터리 팩을 충전하는 단계; 및 (c) 상기 보조 배터리 연결 단자에 전압이 인가된 경우에는 보조 배터리 연결 모드로 전환하여, 연결된 보조 배터리에서 공급되는 전원으로 상기 메인 전원 라인을 통해 차량에 전원을 공급하는 단계;를 포함한다.
본 발명에 따르면, 비상 상황에서 차량용 배터리 팩에 비상 충전을 시도하거나 보조 배터리 장착을 시도할 경우에, 배터리 팩의 비상 제어 시스템에서 이를 자동으로 감지하여 비상 충전 시에는 배터리 주 전원을 차단한 뒤 배터리를 충전하도록 하고, 보조 배터리 장착시에는 배터리 셀로의 충전 라인을 차단하고 차량으로만 보조 배터리 전원이 공급되도록 제어하여, 비상시 다양한 대처 시도에도 배터리 팩을 안전하게 제어할 수 있다.
따라서, 비상 상황 발생시 배터리 팩에 다양한 대처 시도를 강구할 경우에도 배터리 자체에 무리를 주지 않아 고장 발생을 줄일 수 있고, 배터리 내부에서의 오동작을 방지할 수 있는 효과를 제공한다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술할 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 기능을 갖는 배터리 팩의 주요 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 기능을 갖는 배터리 팩 내부의 주요 회로 구성을 나타낸 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 제어 방법의 절차를 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 제어 방법에서 비상 충전 모드시에 배터리 팩 내에서 이루어지는 제어 처리 절차를 순서대로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 제어 방법에서 보조 배터리 연결 모드시에 배터리 팩 내에서 이루어지는 제어 처리 절차를 순서대로 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 기능을 갖는 배터리 팩의 주요 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 제어 기능을 갖는 배터리 팩은, 메인 배터리 팩(210), 충방전 제어 스위치(220), 메인 충전 단자(230), 배터리 관리 시스템(250), 팩 하우징(미도시) 및 배터리 제어 시스템 구성인 비상 충전 모듈(110), 보조배터리 연결 모듈(120), 비상 제어 모듈(150) 등을 포함한다.
상기 메인 배터리 팩(210)은 복수의 배터리 셀들이 연결되어 결합된 구조를 취하며, 각 배터리 셀들은 전기 에너지를 충전하고 방전하는 역할을 수행한다. 상기 메인 배터리 팩(210)의 배터리 셀들은 각각 직렬로 연결되어 배터리 팩을 이용하는 전동 장치의 전압 용량을 만족시키게 된다. 아울러, 상기 메인 배터리 팩(210)은 차량 측의 차량 전원 입력단(310)에 연결되어, 충전된 전원을 차량으로 공급하게 된다. 아울러, 상기 메인 배터리 팩(210)에는 배터리 팩들의 전압, 온도 및 기타 상태정보를 측정하기 위한 수단이 탑재되며, 이렇게 측정되는 정보는 후술할 배터리 관리 시스템(250)으로 전달된다.
상기 충방전 제어 스위치(220)는 상기 메인 배터리 팩(210)의 과충전 및 과방전을 방지하는 역할을 수행한다. 상기 충방전 제어 스위치(220)는 후술할 배터리 관리 시스템(250)의 제어에 따라 스위치를 온, 오프 하는 동작이 이루어지며, 과충전을 방지하기 위한 C_FET 트랜지스터와, 과방전을 방지하기 위한 D_FET 트랜지스터 등으로 이루어진다. 아울러, 상기 충방전 제어 스위치(220)는 상기 메인 배터리 팩(210)과 차량 전원 입력단(310) 사이의 메인 전원 공급라인(L) 상에 설치된다.
상기 메인 충전 단자(230)는 후술할 배터리 관리 시스템(250)의 제어에 따라 상기 메인 배터리 팩(210)에 충전 전원을 인가하는 전원 입력 단자이다.
상기 배터리 관리 시스템(BMS:Battery Management System,250)은 상기 메인 배터리 팩(210)의 배터리 셀들의 전압, 온도 등의 상태를 측정하고, 측정된 정보를 기준으로 상기 메인 배터리 팩(210) 및 전체 배터리를 제어하고 관리하는 역할을 수행한다. 특히, 상기 충방전 제어 스위치(220)를 제어하여, 상기 메인 배터리 팩(210)의 상태에 따라 과충전 및 과방전을 방지하고 과전류 유입을 차단하도록 하는 역할을 수행한다. 또한, 차량에 탑재된 차량 컴퓨팅 시스템(350)으로 상기 메인 배터리 팩(210)의 상태 정보 및 전체 배터리의 다양한 정보를 전송하는 역할을 수행한다.
상기 비상 충전 모듈(110)은 상기 메인 배터리 팩(210)에 연결되는 외부 충전 단자를 구비하여, 비상시에 외부로부터 직접 충전 전원을 공급받아 상기 메인 배터리 팩(210)을 충전시키는 역할을 수행한다. 상기 비상 충전 모듈(110)에는 상기 메인 충전 단자(230) 이외에 비상시에 사용할 수 있는 별도의 외부 충전 단자가 구비된다. 즉, 상기 메인 충전 단자(230)는 충전소 등과 같은 곳에서 정해진 규격의 단자와 접속하여 충전을 진행할 수 있는데 반해, 상기 비상 충전 모듈(110)에 구비된 외부 충전 단자는 비상시에 임시로 배터리를 충전할 수 있도록 설계된다.
보다 상세하게, 상기 비상 충전 모듈(110)은 상기 메인 배터리 팩에 연결되는 외부 충전 단자와, 상기 외부 충전 단자의 전압을 측정하는 제1 전압 측정부와, 상기 외부 충전 단자와 상기 메인 배터리 팩의 연결을 스위칭하는 비상 충전 스위치 등으로 이루어진다. 상기 제1 전압 측정부는 상기 외부 충전 단자의 전압을 측정하여, 후술할 비상 제어 모듈(150)로 측정값을 전달하는 역할을 수행하며, 이를 통해 상기 외부 충전 단자를 통해서 비상 충전이 이루어지는지 여부를 확인할 수 있다.
아울러, 상기 비상 충전 스위치는 상기 외부 충전 단자와 상기 메인 배터리 팩(210)과의 전기적 연결을 스위칭하는 역할을 수행한다. 상기 비상 충전 스위치는 후술할 비상 제어모듈(150)의 제어에 따라 스위치 온, 오프 동작이 이루어진다. 즉, 일반 상태일 경우에는 상기 비상 충전 모듈(110)의 외부 충전 단자와 상기 메인 배터리 팩(210)과의 전기적 연결을 차단하고 있다가, 상기 비상 충전 모듈(110)을 통해서 비상 충전이 진행될 때에는 후술할 비상 제어 모듈(150)의 제어에 따라 상기 메인 배터리 팩(210)으로의 연결 라인을 전기적으로 접속시킨다.
상기 보조 배터리 연결 모듈(120)은 상기 메인 배터리 팩에서 차량 전원 입력단으로 연결된 메인 전원 라인(L)의 컨택터에 연결되는 보조 배터리 연결 단자를 구비하여, 비상시에 보조 배터리를 장착, 연결하여 차량에 직접 전원을 공급하는 역할을 수행한다. 상기 보조 배터리 연결 모듈(120)은, 보조 배터리 연결 단자와, 제2 전압 측정부와, 보조 배터리 스위치 등으로 이루어진다. 상기 보조 배터리 연결 단자는 상기 메인 전원 라인(L)의 컨택터에 연결되며, 외부에서 장착되는 보조 배터리의 전원 출력단에 전기적으로 접속되는 커넥터를 구비한다. 상기 제2 전압 측정부는 상기 제1 전압 측정부와 마찬가지로 상기 보조 배터리 연결 단자의 전압을 측정하여, 후술할 비상 제어 모듈(150)로 측정값을 전달하는 역할을 수행하며, 이를 통해 상기 보조 배터리 연결 단자를 통해서 보조 배터리에서의 전원 공급이 이루어지는지 여부를 확인할 수 있다.
이와 함께, 상기 보조 배터리 스위치는 상기 보조 배터리 연결 단자와 상기 메인 전원 라인(L)과의 전기적 연결을 스위칭하는 역할을 수행한다. 상기 보조 배터리 스위치는 후술할 비상 제어 모듈(150)의 제어에 따라 스위치 온, 오프 동작이 이루어진다. 즉, 일반 상태일 경우에는 상기 보조 배터리 연결 모듈(120)의 보조 배터리 연결 단자와 상기 컨택터와의 전기적 연결을 차단하고 있으며, 상기 보조 배터리 연결 모듈(120)을 통해서 보조 배터리로부터 전원이 공급될 때에는, 후술할 비상 제어 모듈(150)의 제어에 따라 상기 컨택터와의 연결 라인을 전기적으로 접속시는 동작을 수행한다.
상기 비상 제어 모듈(150)은 상기 배터리 관리 시스템(250)에 포함될 수 있으며, 상기 비상 충전 모듈(110) 및 상기 보조 배터리 연결 모듈(120) 등을 제어하여 비상 상황에서 배터리를 제어하는 역할을 수행한다. 상기 비상 제어 모듈(150)은 상기 비상 충전 모듈(110)과 상기 보조 배터리 연결 모듈(120)에서 전압이 측정되었는지 여부를 통해 각각이 모듈에서 비상 충전이 이루어지는지 혹은 보조 배터리가 장착되어 전원을 공급하는지를 자동으로 감지한다.
이렇게 외부로부터의 비상 수단이 감지되면, 배터리 팩을 비상 모드로 전환하는 처리가 이루어진다. 먼저, 상기 비상 충전 모듈(110)의 제1 전압 측정부에서 전압이 감지되면, 상기 외부 충전 단자를 통해 비상 충전 전원이 인가되는 것으로 판단하고, 상기 비상 제어 모듈(150)은 비상 충전 모드로 전환한 다음, 상기 비상 충전 모듈(110)의 비상 충전 스위치를 ON하여 상기 메인 배터리 팩(210)으로 전원을 공급하여 충전 처리를 수행하도록 제어한다. 이와 함께, 상기 충방전 제어 스위치(220)는 OFF하여 충전중에 차량으로 전원이 유입되지 않도록 제어한다.
아울러, 상기 비상 제어 모듈(150)에서는 비상 충전 모드로 전환하여 상기 메인 배터리 팩이 충전 중일 경우, 상기 메인 배터리 팩의 전압을 측정하며, 소정 기준치의 충전 전압이 도달할 때까지 충전 동작을 유지하도록 제어하고, 소정 기준치에 충전 전압이 도달할 경우에는 상기 비상 충전 모듈(110)의 비상 충전 스위치를 OFF하여 외부 충전 단자의 전원을 차단시키고 비상 충전을 중단하도록 제어한다.
또한, 상기 비상 제어 모듈(150)은 상기 보조 배터리 연결 모듈(120)의 제2 전압 측정부에서 전압이 감지되면, 상기 보조 배터리 연결 단자를 통해 보조 배터리로부터 차량에 이용되는 보조 전원이 공급되는 것으로 판단하고, 보조 배터리 연결 모드로 전환한 다음, 상기 보조 배터리 연결 모듈(120)의 보조 배터리 스위치를 ON하여 상기 메인 전원 라인(L)을 통해 차량으로 전원을 공급하는 처리를 수행하도록 제어한다. 이와 함께, 상기 충방전 제어 스위치(220)는 OFF하여 차량에 보조 전원을 공급하는 중에 상기 메인 배터리 팩(210)으로 보조 전원이 유입되지 않도록 제어한다.
이와 함께, 상기 비상 제어 모듈(150)에서는 보조 배터리 연결 모드로 전환하여 보조 배터리로부터 차량에 전원을 공급하는 중일 경우, 상기 보조 배터리 연결 모듈(120)을 통해 장착 연결된 보조 배터리의 전압을 측정하며, 측정된 전압을 통해 보조배터리의 충전 잔량(SoC:State of Charge)을 산출하여 차량 컴퓨팅 시스템(350)으로 전송하는 제어 처리를 수행한다.
아울러, 상기 비상 제어 모듈(150)에서는 비상 충전 모드 또는 보조 배터리 연결 모드로 전환될 경우에, 상기 차량 컴퓨팅 시스템(350)으로 모드 전환 정보를 전송하여, 차량 이용자에게 현재 차량의 배터리 팩이 어떤 모드로 동작중인지를 파악할 수 있도록 한다.
상기 팩 하우징은 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 메인 배터리 팩(210), 상기 충방전 제어 스위치(220), 상기 메인 충전 단자(230), 상기 배터리 관리 시스템(250) 및 배터리 제어 시스템 구성인 비상 충전 모듈(110), 보조 배터리 연결 모듈(120), 비상 제어 모듈(150) 등의 조립체를 내부에 실장하는 외부 케이스이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 기능을 갖는 배터리 팩 내부의 주요 회로 구성을 나타낸 회로도이다.
도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 기능을 갖는 배터리 팩 및 배터리 제어 시스템 내부의 회로 동작을 상세히 설명하기로 한다.
도면을 살펴보면, 본 발명에 따른 배터리 팩 내부 회로는, 메인 배터리 팩(210) 양단에 고전위 라인(Pack +)과 저전위 라인(Pack -)이 각각 배치된다. 이렇게 배치된 고전위 라인과 저전위 라인은 차량 전원 입력단에 각각 연결된다. 또한, 고전위 라인상 또는 저전위 라인상에 C_FET 트랜지스터와 D_FET 트랜지스터로 이루어진 충방전 제어 스위치(220)가 설치되며, 상기 충방전 제어 스위치(220)는 비상 제어 모듈(150)을 포함한 배터리 관리 시스템(250, 이하 제어부라 칭함)에 연결되어 스위칭 동작이 제어된다.
나아가, 비상 충전 모듈(110)은 상기 메인 배터리 팩(210) 부근의 고전위 라인과 저전위 라인 양단에 연결된다. 상기 비상 충전 모듈(110)은 외부 충전 단자(115)가 구비되며, 비상 충전 스위치(ES)가 고전위 라인과 저전위 라인 연결부에 각각 설치된다.
아울러, 보조 배터리 연결 모듈(120)은 고전위 라인과 저전위 라인 상에 충방전 제어 스위치(220)와 차량 전원 입력단(310) 사이에 위치한 콘택터에 전기적으로 연결된다. 상기 보조 배터리 연결 모듈(120)은 보조 배터리 연결 단자(125)가 구비되며, 보조 배터리 스위치(SS)가 고전위 라인과 저전위 라인의 연결부에 각각 설치된다.
이와 함께, 상기 메인 배터리 팩(210)과 상기 비상 충전 모듈(110) 및 상기 보조 배터리 연결 모듈(120)에는 각각 메인 배터리 팩 전압 측정부(S), 제1 전압 측정부(S1), 제2 전압 측정부(S2)가 설치되고, 상기 제어부(250)에 각각 연결되어 상기 메인 배터리 팩의 전압(Vc), 상기 외부 충전 단자의 전압(V1) 및 상기 보조 배터리 연결 단자의 전압(V2)을 측정하여 제공한다.
나아가, 상기 제어부(250)는 차량 컴퓨팅 시스템의 통신 포트(Comport)와 통신 연결되어, 차량 측으로 각종 신호 및 정보 데이터를 전송한다.
이렇게 구성된 회로 안에서 상기 제어부(250)에서 비상 제어가 수행될 때의 회로 동작을 설명하기로 한다.
먼저, 비상 충전 모듈(110)을 통해 비상 충전이 이루어지는 경우를 살펴보면, 외부의 충전 전원이 외부 충전 단자(115)에 연결되고 상기 제1 전압 측정부(S1)에서는 외부 충전 단자(115)에 인가되는 전압을 측정하여 상기 제어부(250)로 전송하게 된다. 제어부(115)에서는 수신한 전압 측정값을 토대로 비상 충전이 이루어짐을 감지하고, 비상 충전 모드로 전환한 다음, 비상 스위치(ES)를 ON 시키고 충방전 제어 스위치(220)는 OFF 시키는 제어 처리를 진행한다.
이렇게 되면, 외부 충전 단자(115)를 통해 공급되는 충전 전원은 비상 충전 스위치(ES)를 통해 메인 배터리 팩(210)으로 인가되어 충전이 일어나며, 차단된 충방전 제어 스위치(220)로 인해서 차량 전원 입력단 측으로는 전원 공급이 차단된다. 이와 함께, 제어부(250)에서는 메인 배터리 팩 전원 측정부(S)를 통해서 메인 배터리 팩의 전원을 측정하여, 소정 기준치에 도달할 경우 비상 충전이 완료된 것으로 판단하고 비상 충전 스위치를 OFF 시켜 비상 충전을 완료한다. 충전 완료 후에는 물론 충방전 제어 스위치(220)를 ON 시켜 메인 배터리 팩(210)의 전원을 차량 전원 입력단 측으로 공급하게 된다.
다음으로, 보조 배터리 연결 모듈(120)을 통해 보조 배터리의 전원 공급이 이루어지는 경우를 살펴보기로 한다. 이 경우에는 외부의 비상용 보조 배터리가 보조 배터리 연결 단자(125)에 전기적으로 접속되고, 상기 제2 전압 측정부(S2)에서는 보조 배터리 연결 단자(125)에 인가되는 전압을 측정하여 제어부(250)로 전송하는 동작이 이루어진다. 제어부(250)에서는 수신한 전압 측정값을 토대로 보조 배터리를 통한 전원 공급이 이루어짐을 감지하고, 보조 배터리 연결 모드로 전환한 다음, 보조 배터리 스위치(SS)를 ON 시키고 충방전 제어 스위치(220)는 OFF 시키는 제어 처리가 이루어진다.
이러한 제어 처리에 의해, 회로는 메인 배터리 팩(210)에 연결되는 고전위 라인과 저전위 라인은 충방전 제어 스위치(220) 개방에 의해 단절되고, 보조 배터리 연결 단자(125)와 고전위 라인(Pack +)과 저전위 라인(Pack -)의 컨택터는 보조 배터리 스위치(SS) 폐쇄에 의해 연결되는 상태가 된다. 따라서, 보조 배터리 연결 단자(125)는 차량 전원 입력단(310)과 전기적 접속 상태가 유지되고, 메인 배터리 팩(210)으로는 접속이 차단된다. 이 상태에서 보조 배터리 연결 단자(125)로부터 유입되는 보조 배터리의 전원은 메인 배터리 팩(210)으로는 유입되지 않고, 차량 전원 입력단(310)으로만 유입되게 된다.
아울러, 제어부(250)에서는 이와 같은 보조 배터리 연결 모드에 따라 차량으로 전원을 공급함과 함께, 상기 제2 전압 측정부(S2)를 통해 연결된 보조 배터리의 전압을 측정하여 보조 배터리의 충전 잔량을 산출하는 제어 처리가 수행된다. 이와 같이, 보조 배터리 연결 모드에서는 보조 배터리의 충전 잔량을 산출하여 통신 라인을 통해 차량 컴퓨팅 시스템으로 배터리 잔량 정보를 전송하는 제어 처리를 수행한다.
여기서, 일반적으로 배터리 잔량을 산출하는 방법은 배터리의 전압과 온도 그리고 저항의 세 가지 변수를 갖는 함수를 이용하는데, 이와 같은 배터리 잔량(SoC) 산출에 관한 기술은 공지되어 있으므로, 상세한 설명은 생략한다.
그러나, 상기 보조 배터리가 연결된 경우에는 상기 보조 배터리 연결 모듈(120)에 구비된 제2 전압 측정부(S2)를 통해 보조 배터리의 전압 측정값만을 이용할 수 있으므로, 보조 배터리의 충전 잔량 산출 시에는 일반적으로 공지된 기술을 이용할 수 없다. 따라서, 본 발명에서와 같이 보조 배터리의 전압 측정값만으로 보조 배터리의 충전 잔량을 산출하도록 한다. 이때에는 차량에 이용할 수 있는 보조 배터리의 만충전시 전압을 100%로 하고, 차량에 이용할 수 없는 보조 배터리의 만방전시 전압을 0%로 설정하여, 보조 배터리에서 측정되는 전압 값을 이 비율에 따라 퍼센티지로 변환하는 것으로 보조 배터리의 충전 잔량을 산출한다.
이와 다른 실시예로는, 보조 배터리 자체에 충전 잔량 산출 모듈이 탑재되어 있는 경우, 상기 제어부(250)에서는 보조 배터리로부터 산출된 충전 잔량 정보를 수신하여, 이를 차량 컴퓨팅 시스템으로 전송하는 제어 처리를 수행할 수 있다.
아울러, 상기 제어부(250)에서 다양한 정보를 차량 컴퓨팅 시스템으로 전달할 때에는 차량용 통신 프로토콜을 이용하는데, 예를 들어 CAN 통신을 이용하여 정보를 전송할 수 있다. 또한, 차량 컴퓨팅 시스템 통신 포트를 통해 제어부(250)에서 전송하는 정보로는, 비상 모드 전환 상태 정보가 추가될 수 있다. 즉, 현재 비상 충전 모드인지 보조 배터리 연결 모드인지 정상 모드인지 등의 모드 상태 정보를 전송하여 차량 이용자에게 해당 사실을 인지할 수 있도록 한다.
상술한 동작을 수행하는 제어부(250)는 본 발명에 따른 배터리 제어 방법을 프로그램화한 코드를 실행할 수 있는 마이크로프로세서로 구성할 수도 있고, 본 발명에 따른 배터리 제어 방법의 제어 흐름을 논리 회로로 구현한 반도체 칩으로 구성할 수 있는데, 본 발명이 이에 한하는 것은 아니다.
한편, 상술한 본 발명에 따른 배터리 제어 장치는 배터리 팩을 관리하는 배터리 관리 시스템(BMS)에 결합되어 사용될 수 있다.
또한, 본 발명은 화석연료 자동차, 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 전기 자전거와 같이 배터리가탑재된 각종 동력 장치에 결합되어 사용될 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 배터리 제어 장치는 PCB 회로 또는 주문형 반도체 회로(ASIC)로 모듈화하여 배터리 팩 내에 탑재할 수 있을 것임은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 제어 방법의 절차를 나타낸 순서도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 제어 절차는 먼저 각종 비상 처리 수단에 구비된 전압 측정부를 체크하는 절차가 진행된다. 즉, 비상 충전 수단이나 보조 배터리 연결 수단 등에 구비된 전압 측정부를 통해서 수신되는 측정값을 확인하는 모니터링 절차이다.(S10)
다음, 전압 측정부를 체크하는 중에, 비상 충전 수단측에 구비된 제1 전압 측정부(S1)에서 측정되는 전압인 V1 값이 0V 이상인지를 판별하는 절차가 진행된다. 즉, 비상 충전 수단의 외부 충전 단자에 0V 이상의 전압이 인가되는 경우는, 외부에서 비상 충전을 위한 수단이 상기 외부 충전 단자에 전기적으로 접속되는 경우이다. 반면에, 비상 충전 수단의 외부 충전 단자에 0V의 전압이 인가되는 경우는, 외부로부터 아무런 전기적 접속이 이루어지지 않는 경우이다.(S20)
따라서, 상기 제1 전압 측정부에서 0V 이상의 전압이 측정되면, 외부로부터 비상 충전이 이루어지는 것으로 판단하고, 제어부에서는 배터리 팩에 비상 충전을 진행하기 위한 비상 충전 모드로 전환하는 제어 처리가 이루어진다. 비상 충전 모드로 전환되면, 제어부에서는 메인 배터리 팩으로 비상 충전 수단으로부터 공급되는 전원을 인가하여 충전을 진행하고, 메인 배터리 팩에서 차량으로 공급되는 메인 전원 라인은 차단하는 제어 처리가 이루어진다.(S40)
반면에, 상기 제1 전압 측정부에서 0V의 전압이 측정되면, 외부로부터 비상 충전을 이루어지지 않는 것으로 판단하고, 보조 배터리 연결 수단측에 구비된 제2 전압 측정부(S2)에서 측정되는 전압인 V2 값이 0V 이상인지를 판별하는 절차가 진행된다. 즉, 보조 배터리 연결 수단의 보조 배터리 연결 단자에 0V 이상의 전압이 인가되는 경우는, 외부에서 보조 배터리가 장착되어 상기 보조 배터리 연결 단자에 전원이 인가되는 경우이다. 그러나, 보조 배터리 연결 수단의 보조 배터리 연결 단자에 0V의 전압이 인가되는 경우는, 외부에 보조 배터리가 연결되지 않는 경우이다.(S30)
위 단계에서 상기 제2 전압 측정부에서 0V 이상의 전압이 측정되면, 외부에서 보조 배터리가 장착된 것으로 판단하고, 제어부에서는 차량에 보조 배터리의 전원을 공급하여 차량을 비상 동작시키기 위한 보조 배터리 연결 모드로 전환하는 제어 처리가 이루어진다. 보조 배터리 연결 모드로 전환되면, 제어부에서는 차량과 연결된 메인 전원 라인으로 보조 배터리에서 공급되는 전원을 인가하여, 차량에 비상 전원을 공급하고, 메인 배터리 팩으로 비상 공급되는 전원이 유입되지 않도록 차단하는 제어 처리가 이루어진다.(S60)
아울러, 상기 단계 S20과 상기 단계 S30에서 모두 전압이 0V로 측정되는 경우에는 비상 충전 수단 및 보조 배터리 연결 수단에 아무런 연결이 없는 상태로 판단하고, 일반 모드를 유지하는 절차가 진행된다. 즉, 메인 배터리 팩에서 차량으로 전원을 공급하는 일반적인 처리가 이루어진다.(S50)
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 제어 방법에서 비상 충전 모드시에 배터리 팩 내에서 이루어지는 제어 처리 절차를 순서대로 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 먼저 비상 충전 모듈에서 0V 이상의 전압이 측정되면, 제어부에서는 비상 충전 모드로 전환되는 처리가 이루어진다.(S41)
비상 충전 모드로 전환되면, 차량 컴퓨팅 시스템으로 모드 전환을 알리는 정보를 전송하는 처리가 진행된다. 이때에는, 차량용 통신 포트를 통해 차량용 통신 프로토콜에 따라 비상 충전 모드 전환 정보를 차량 컴퓨팅 시스템으로 전송한다. 이를 통해, 차량 이용자는 컴퓨팅 시스템에 표시되는 비상 충전 모드 알람을 확인하여, 비상 충전 중임을 인지할 수 있게 된다.(S42)
다음, 제어부에서는 메인 배터리 팩과 차량 전원 입력단 사이에 설치된 충방전 제어 스위치를 차단하는 제어 처리를 진행한다. 이를 통해, 비상 충전이 이루어질 시에 차량 전원 입력단으로 비상 충전 전원이 유입되지 않도록 한다.(S43)
이와 함께, 메인 배터리 팩과 비상 충전 모듈의 외부 충전 단자 사이에 설치된 비상 충전 스위치를 연결하는 제어 처리를 진행한다. 이를 통해, 외부 충전 수단으로부터 공급되는 충전 전원을 메인 배터리 팩으로 전달할 수 있게 된다.(S44)
이렇게, 외부 충전 수단으로부터 메인 배터리 팩에 충전 전원이 인가되면, 메인 배터리 팩은 충전이 이루어진다.(S45)
제어부에서는 메인 배터리 충전 중에 메인 배터리 팩 측에 설치된 전압 측정부(S)를 통해 충전 전압(Vc)을 체크하는 절차가 진행된다.(S46)
충전 전압(Vc)을 체크하는 제어부에서는 충전 전압(Vc)이 소정의 기준치에 도달하거나 초과하는지를 판별하는 제어 처리가 이루어진다. 여기서, 충전 전압(Vc)이 소정의 기준치에 미치지 못할 경우에는 상기 단계 S45의 충전 처리를 계속 유지하도록 제어한다.(S47)
반면에, 충전 전압(Vc)이 소정 기준치에 도달하거나 초과할 경우에는 메인 배터리 팩의 충전이 완료된 것으로 판단하고, 비상 충전 모듈에 구비된 비상 충전 스위치를 차단하여 외부 충전 수단으로부터의 충전 전원 공급을 중단하도록 제어한다.(S48)
이와 함께, 제어부에서는 차량 컴퓨팅 시스템으로 비상 충전 완료 정보를 전송하는 처리가 이루어진다. 이를 통해, 차량에는 비상 충전 완료 알람이 표시되고, 이용자는 비상 충전이 완료되었음을 인지할 수 있게 된다. 이때에는 차량 컴퓨팅 시스템에서 이용자에게 음성이나 메시지로 비상 충전 완료 사실을 표시할 수 있다.(S49)
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 제어 방법에서 보조 배터리 연결 모드시에 배터리 팩 내에서 이루어지는 제어 처리 절차를 순서대로 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하여, 배터리 관리 시스템에서 보조 배터리 연결 모드시에 이루어지는 제어 처리를 설명하기로 한다.
먼저, 제어부에서는 보조 배터리 연결 수단에 구비된 제2 전압 측정부를 통해, 보조 배터리 연결 단자에 0V 이상의 전압이 인가될 경우, 외부에서 보조 배터리가 연결된 것으로 판단하고, 보조 배터리 연결 모드로 전환하는 제어 처리가 이루어진다.(S61)
보조 배터리 연결 모드로의 전환이 이루어지면, 차량 컴퓨팅 시스템으로 모드 전환을 알리는 정보를 전송하는 처리가 진행된다. 이때에는, 차량용 통신 포트를 통해 차량용 통신 프로토콜에 따라 보조 배터리 연결 모드 전환 정보를 차량 컴퓨팅 시스템으로 전송한다. 이를 통해, 차량 이용자는 컴퓨팅 시스템에 표시되는 보조 배터리 연결 모드 알람을 확인하여, 보조 배터리를 통해서 차량의 전원을 공급받고 있음을 인지할 수 있게 된다.(S62)
다음, 제어부에서는 메인 전원 라인과 메인 배터리 팩 사이에 설치된 충방전 제어 스위치를 차단하는 제어 처리를 진행한다. 이를 통해, 보조 배터리로부터 전원 공급이 이루어질 시에 메인 배터리 팩으로 전원이 유입되지 않도록 한다.(S63)
이와 함께, 제어부에서는 차량 전원 입력단에 연결된 메인 전원 라인과 보조 배터리 연결 모듈의 보조 배터리 연결 단자 사이에 설치된 보조 배터리 스위치를 연결하는 제어 처리가 이루어진다. 이렇게 보조 배터리 스위치가 ON 되면 보조 배터리로부터 공급되는 보조 전원이 컨택터를 통해 메인 전원 라인으로 전달되고, 이렇게 전달된 보조 전원은 메인 전원 라인에 연결된 차량 전원 입력단으로 유입된다. 이때에는, 상기 단계 S63에서 메인 전원 라인에서 메인 배터리 팩으로의 연결 라인이 OFF되었기 때문에, 보조 배터리로부터 공급되는 전원은 메인 배터리 팩으로 유입되지 않고, 차량으로만 전달하게 된다.(S64)
이처럼, 보조 배터리로부터 차량 전원 입력단에 보조 전원이 인가되면, 메인 배터리 팩 대신 차량 구동부 및 전원을 필요로하는 기기들로 보조 전원이 공급되어 차량의 구동 및 기타 기기들을 동작할 수 있도록 한다.(S65)
이 후, 제어부에서는 차량에 보조 전원이 공급되는 중에 보조 배터리 연결 수단에 구비된 제2 전원 측정부(S2)를 통해 보조 배터리의 전압(V2)을 체크하는 절차가 진행된다.(S66)
보조 배터리의 전압이 측정되면, 측정된 전압을 이용하여 보조 배터리의 현재 충전 잔량을 산출하는 제어 처리가 이루어진다. 전압을 이용하여 보조 배터리의 충전 잔량을 산출하는 구성은 상술한 바 있으므로 생략하기로 한다.(S67)
이렇게 보조 배터리의 충전 잔량이 산출되면, 산출된 충전 잔량 정보를 차량 컴퓨팅 시스템으로 전송하는 처리가 진행된다. 이를 통해 차량 이용자는 컴퓨팅 시스템으로부터 표시되는 보조 배터리의 충전 잔량 정보를 확인할 수 있고, 앞으로 보조 배터리로부터 공급받는 보조 전원으로 얼마나 차량을 운행할 수 있을지를 인지할 수 있게 된다.(S68)
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (21)

  1. 비상 충전 및 보조 배터리 장착이 가능한 차량용 배터리 팩에 구비되어 비상시에 배터리 팩을 제어하는 장치로서,
    메인 배터리 팩에 전원을 인가하는 외부 충전 단자와, 상기 외부 충전 단자의 전압을 측정하는 제1 전압 측정부와, 상기 외부 충전 단자와 상기 메인 배터리 팩의 연결을 스위칭하는 비상 충전 스위치로 이루어진 비상 충전 수단;
    컨택터를 통해 차량에 전원을 인가하는 보조 배터리 연결 단자와, 상기 보조 배터리 연결 단자의 전압을 측정하는 제2 전압 측정부와, 상기 보조 배터리 연결 단자와 상기 컨택터의 연결을 스위칭하는 보조 배터리 스위치로 이루어진 보조 배터리 연결 수단; 및
    상기 제1 전압 측정부에 전압 측정시, 상기 비상 충전 스위치를 연결하여 비상 충전 모드로 전환하고, 상기 제2 전압 측정부에 전압 측정시, 상기 보조 배터리 스위치를 연결하여 보조 배터리 연결 모드로 전환하는 비상 제어 수단;을 포함하는 배터리 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 비상 제어 수단은,
    상기 비상 충전 모드 또는 상기 보조 배터리 연결 모드 전환시 상기 메인 배터리 팩에 연결된 충방전 제어 스위치의 연결을 차단하는 것을 특징으로 하는 배터리 제어 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 비상 제어 수단은,
    상기 비상 충전 모드 전환시 상기 메인 배터리 팩의 전압을 확인하여, 충전 전압이 소정 기준치에 도달할 경우, 상기 비상 충전 스위치의 연결을 차단하는 것을 특징으로 하는 배터리 제어 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 비상 제어 수단은,
    비상 충전이 완료되어, 상기 비상 충전 스위치의 연결이 차단되는 경우, 차량 컴퓨팅 시스템으로 비상 충전 완료 알람 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 배터리 제어 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 비상 제어 수단은,
    상기 보조 배터리 연결 모드 전환시 상기 제2 전압 측정부를 통해서 연결된 보조 배터리의 전압을 측정하여, 보조 배터리의 충전 잔량 정보를 산출하고 이를 차량 컴퓨팅 시스템에 전송하는 것을 특징으로 하는 배터리 제어 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 비상 제어 수단은,
    상기 보조 배터리 연결 모드 전환시, 연결된 보조 배터리로부터 충전 잔량 정보를 수신하여, 이를 차량 컴퓨팅 시스템에 전송하는 것을 특징으로 하는 배터리 제어 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 비상 제어 수단은,
    상기 비상 충전 모드 또는 상기 보조 배터리 연결 모드 전환시, 차량 컴퓨팅 시스템으로 모드 전환 정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 배터리 제어 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항에 따른 배터리 제어 장치를 포함하는 배터리 관리 시스템.
  9. 제 1 항 내지 제 7 항에 따른 배터리 제어 장치를 포함하는 자동차.
  10. 비상 상황에서 비상 충전 및 보조 배터리를 장착하여 배터리를 운용할 수 있는 차량용 배터리 팩으로서,
    하나 이상의 배터리 셀이 결합된 메인 배터리 팩;
    상기 메인 배터리 팩의 셀 전압을 측정하고, 상기 메인 배터리 팩을 제어하는 배터리 관리 시스템;
    상기 배터리 관리 시스템의 제어에 따라 상기 메인 배터리 팩의 충방전 전원을 스위칭하는 충방전 제어 스위치;
    상기 메인 배터리 팩에 연결되어 직접 충전 전원을 인가할 수 있는 외부 충전 단자가 구비된 비상 충전 모듈;
    메인 전원 라인의 컨택터에 연결되어 직접 차량으로 전원을 인가하는 보조 배터리 연결 단자가 구비된 보조 배터리 연결 모듈; 및
    상기 비상 충전 모듈의 외부 충전 단자에 전압이 감지되면, 비상 충전 모드로 전환하고, 상기 보조 배터리 연결 모듈의 보조 배터리 연결 단자에 전압이 감지되면, 보조 배터리 연결 모드로 전환하는 비상 제어 모듈;을 포함하는 제어 기능을 갖는 배터리 팩.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 비상 제어 모듈은,
    상기비상 충전 모드 또는 상기 보조 배터리 연결 모드 전환시, 상기 충방전 제어 스위치의 연결을 차단하는 것을 특징으로 하는 제어 기능을 갖는 배터리 팩.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 충방전 제어 스위치는,
    상기 메인 배터리 팩과 상기 차량 전원 입력단을 연결하는 메인 전원 라인 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 제어 기능을 갖는 배터리 팩.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 보조 배터리 연결 모듈의 보조 배터리 연결 단자는,
    상기 메인 전원 라인 상에 상기 충방전 제어 스위치와 상기 차량 전원 입력단 사이에 위치하는 컨택터에 연결되는 것을 특징으로 하는 제어 기능을 갖는 배터리 팩.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 배터리 관리 시스템의 제어에 따라 상기 메인 배터리 팩에 충전 전원을 인가하는 메인 충전 단자; 및
    상기 메인 배터리 팩, 상기 배터리 관리 시스템, 상기 충방전 제어 스위치, 상기 비상 충전 모듈, 상기 보조 배터리 연결 모듈, 상기 비상 제어 모듈 및 상기 메인 충전 단자의 조립체를 내부에 실장하는 팩 하우징;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 기능을 갖는 배터리 팩.
  15. 비상 충전 및 보조 배터리 장착이 가능한 차량용 배터리 팩에 구비되는 비상 제어 시스템에서 비상 상황에 배터리를 운용하는 제어 방법으로서,
    (a) 메인 배터리 팩에 연결되어 충전 전원을 인가하는 외부 충전 단자와, 컨택터에 연결되어 차량으로 전원을 인가하는 보조 배터리 연결 단자에 전압이 인가되었는지를 판별하는 단계;
    (b) 상기 외부 충전 단자에 전압이 인가된 경우에는 비상 충전 모드로 전환하여, 상기 외부 충전 단자를 통해 공급되는 전원으로 상기 메인 배터리 팩을 충전하는 단계; 및
    (c) 상기 보조 배터리 연결 단자에 전압이 인가된 경우에는 보조 배터리 연결 모드로 전환하여, 연결된 보조 배터리에서 공급되는 전원으로 상기 메인 전원 라인을 통해 차량에 전원을 공급하는 단계;를 포함하는 배터리 제어 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 단계 (b) 또는 상기 단계 (c)에서,
    비상 충전 모드 또는 보조 배터리 연결 모드로 전환시에는 차량 컴퓨팅 시스템으로 모드 전환 알림 정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 배터리 제어 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 단계(b)는,
    (1) 상기 외부 충전 단자에 전압이 인가된 경우에 비상 충전 모드로 전환하고, 상기 메인 배터리 팩의 충방전 제어 스위치를 OFF 시키는 단계;
    (2) 상기 외부 충전 단자에 설치된 외부 충전 스위치를 ON 시켜, 상기 메인 배터리 팩으로 충전 전원을 공급하는 단계;
    (3) 상기 메인 배터리의 충전 전압을 체크하여 소정 기준치에 도달할 때까지 충전을 진행하는 단계; 및
    (4) 상기 메인 배터리의 충전 전압이 소정 기준치에 도달할 경우, 상기 외부 충전 스위치를 OFF 시키고, 비상 충전을 완료하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 제어 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 단계 (4) 이후에,
    차량 컴퓨팅 시스템으로 비상 충전 완료 알림 정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 배터리 제어 방법.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 단계 (c)는,
    (5) 상기 보조 배터리 연결 단자에 전압이 인가된 경우에 보조 배터리 연결 모드로 전환하고, 상기 메인 배터리 팩의 충방전 제어 스위치를 OFF 시키는 단계; 및
    (6) 상기 보조 배터리 연결 단자에 설치된 보조 배터리 스위치를 ON 시켜, 연결된 보조 배터리에서 공급되는 전원을 상기 메인 전원 라인을 통해 차량에 공급하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 제어 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 단계 (6) 이후에,
    (7) 상기 보조 배터리의 전압을 체크하여 충전 잔량(SoC)을 산출하는 단계; 및
    (8) 상기 보조 배터리로부터 산출된 충전 잔량 정보를 차량 컴퓨팅 시스템으로 전송하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 제어 방법.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 단계 (6) 이후에,
    (9) 상기 보조 배터리로부터 충전 잔량(SoC) 정보를 수신하는 단계; 및
    (10) 수신된 상기 보조배터리의 충전 잔량 정보를 차량 컴퓨팅 시스템으로 전송하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 제어 방법.
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