KR20130020455A - 전기 차량의 전력 공급 신뢰성을 위한 배터리팩 이중 병렬 장치 및 제어 방법 - Google Patents

전기 차량의 전력 공급 신뢰성을 위한 배터리팩 이중 병렬 장치 및 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기 차량의 전력 공급 신뢰성을 위한 배터리팩 이중 병렬 장치 및 제어 방법에 관한 것으로서, 특히 다수개의 셀로 구성되고, 셀 전압 및 셀 온도 정보를 제공하는 제 1배터리 팩과; 다수개의 셀로 구성되고, 셀 전압 및 셀 온도 정보를 제공하는 제 2배터리 팩과; 상기 제 1배터리 팩의 -단자와 제 2배터리 팩의 -단자와 공통으로 연결되고, 상기 제 1배터리 팩의 +단자와 제 2배터리 팩의 +단자와 병렬 연결되어 공급되는 전력에 의해 구동되는 부하와; 상기 제 1배터리 팩의 +단자와 상기 부하 사이에 연결되어 선로를 개폐시키는 제 1스위칭 수단과; 상기 제 2배터리 팩의 +단자와 상기 부하 사이에 연결되어 선로를 개폐시키는 제 2스위칭 수단; 및 상기 제 1배터리 팩과 제 2배터리 팩으로부터 각각 셀 전압 및 셀 온도 정보를 제공받아 이상 여부를 판단하여 이상 여부에 따라 상기 제 1스위칭 수단과 제 2스위칭 수단을 제어하는 제어 수단으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면 전기 차량에 배터리 팩을 이중화 구조로 설치하고, 각각의 배터리 팩의 이상 여부를 판단하여 정상이 두 개의 배터리 팩을 부하와 연결시키고, 특정 배터리 팩의 이상 발생시 다른 배터리 팩만을 부하와 연결시켜 지속적인 전력 공급이 가능하도록 하여 배터리의 안정성 및 두 배의 용량을 확보함으로 확장된 주행거리는 물론 시스템의 안정성 및 수명을 연장시킬 수 있다.

Description

전기 차량의 전력 공급 신뢰성을 위한 배터리팩 이중 병렬 장치 및 제어 방법{BATTERY PACK DUAL-PARALLEL APPARATUS FOR RELIABLITY OF POWER SUPPLY OF ELECTRIC VEHICLES AND CONTROLLING METHOD THEREOF}
본 발명은 전기 차량의 전력 공급 신뢰성에 대한 것으로서, 상세하게는 전기 차량에 배터리 팩을 이중화 구조로 설치하고, 각각의 배터리 팩의 이상 여부를 판단하여 정상이 두 개의 배터리 팩을 부하와 연결시키고, 특정 배터리 팩의 이상 발생시 다른 배터리 팩만을 부하와 연결시켜 지속적인 전력 공급이 가능하도록 하여 신뢰성을 높이도록 하는 전기 차량의 전력 공급 신뢰성을 위한 배터리팩 이중 병렬 장치 및 제어 방법에 관한 것이다.
경제 발전에 따라 차량에 대한 수요가 폭발적인 증가세를 보이고 있다. 이와 같이 차량 수요가 늘어남에 따라 차량에서 배출되는 배기가스가 환경오염의 주요 원인이 되고 있다.
따라서 차량의 배출가스를 줄이기 위한 다양한 연구들이 지속적으로 진행되고 있으며, 업계에서는 배출가스를 줄일 수 있는 차량의 개발이 진행되고 있다. 이러한 연구들과 개발의 결과로서 배출가스를 발생하지 않는 전기차량의 상용화가 부분적으로 시도되고 있다.
전기차량(전기이륜차 및 전기 충전에 의해 운행가능 특수 차량 포함)은 전기를 전력공급원으로 하여 운행하는 차량을 의미하며, 차량 자체에 전력공급원으로 충전이 가능한 배터리를 탑재하고, 탑재된 배터리에서 공급되는 전력을 이용하여 운행하는 차량을 말한다.
이러한 전기차량의 구성은 크게 일반 차량과 동일한 구성요소를 갖는 차량의 기본적인 기능부와 함께, 크게 전기에 의해 구동되어 차량을 운행시키기 위한 구동모터와, 그 구동 모터에 전기를 공급하는 중대형 배터리로 구성된다.
한편, 증대형 배터리는 구동 모터의 전압 범위를 만족하기 위해 다수의 셀이 직렬로 연결되어 하나의 배터리 팩 단위를 이룬다.
그러나, 이러한 배터리 팩은 페일 세이프(fail safe) 구조가 고려되지 않은 단인 팩으로 단순하게 구성되며, 이는 일부의 셀이 저전압(low voltage) 또는 과온도(over temperature)로 인해 정상적인 전압 범위를 갖지 못하고 지속 사용하게 되는 경우, 전압 하한치 리미트(Limit)에 걸려 시스템 구동이 불안정해지고 에너지 메모리 능력을 상실하여 배터리 팩을 사용하지 못하는 큰 문제가 발생할 수 있다.
또한, 과온도 결함에도 불구하고 차량 주행의 우선적 필요성에 의해 배터리가 발화하고 화재가 발생하는 큰 문제를 야기하기도 한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전기 차량에 배터리 팩을 이중화 구조로 설치하고, 각각의 배터리 팩의 이상 여부를 판단하여 정상이 두 개의 배터리 팩을 부하와 연결시키고, 특정 배터리 팩의 이상 발생시 다른 배터리 팩만을 부하와 연결시켜 배터리 팩의 일부 결함에도 불구하고 지속적인 전력공급을 통해 차량 주행을 만족할 수 있도록 하는 전기 차량의 전력 공급 신뢰성을 위한 배터리팩 이중 병렬 장치 및 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,
다수개의 셀로 구성되고, 셀 전압 및 셀 온도 정보를 제공하는 제 1배터리 팩과; 다수개의 셀로 구성되고, 셀 전압 및 셀 온도 정보를 제공하는 제 2배터리 팩과; 상기 제 1배터리 팩의 -단자와 제 2배터리 팩의 -단자와 공통으로 연결되고, 상기 제 1배터리 팩의 +단자와 제 2배터리 팩의 +단자와 병렬 연결되어 공급되는 전력에 의해 구동되는 부하와; 상기 제 1배터리 팩의 +단자와 상기 부하 사이에 연결되어 선로를 개폐시키는 제 1스위칭 수단과; 상기 제 2배터리 팩의 +단자와 상기 부하 사이에 연결되어 선로를 개폐시키는 제 2스위칭 수단; 및 상기 제 1배터리 팩과 제 2배터리 팩으로부터 각각 셀 전압 및 셀 온도 정보를 제공받아 이상 여부를 판단하여 이상 여부에 따라 상기 제 1스위칭 수단과 제 2스위칭 수단을 제어하는 제어 수단으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 전기 차량의 전력 공급 신뢰성을 위한 배터리팩 이중 병렬 장치는 상기 제어 수단의 제어에 따라 상기 제 1배터리 팩과 제 2배터리 팩의 이상 발생시 각각 점등 또는 점멸되어 운전자가 이를 확인할 수 있도록 클러스터에 설치되는 경고등과; 상기 제어 수단의 제어에 따라 상기 제 1배터리 팩과 제 2배터리 팩의 이상 발생시 시스템 확인을 요청하는 요청 수단을 더 포함한다.
여기에서 또한, 상기 제 1배터리 팩과 제 2배터리 팩은 동일 전력량 및 전압 범위를 갖는다.
여기에서 또, 상기 제 1, 2스위칭 수단은 릴레이이고, 노멀 오프 상태를 초기 상태로 유지한다.
여기에서 또, 상기 제어 수단은 상기 제 1배터리 팩 및 제 2배터리 팩과 유선 통신을 통해 셀 전압 및 셀 온도 정보를 제공받는다.
바람직하게, 상기 유선 통신은 CAN, SPI, I2C, UART, RS485, RS422중 선택된 어느 하나의 방식이다.
또한, 상기 제어 수단은 배터리 메니지먼트 시스템이고, 전원 온시 상기 제 1배터리 팩과 제 2배터리 팩으로부터 각각 셀 전압 및 셀 온도 정보를 제공받아 이상 여부를 판단하여 상기 제 1배터리 팩과 제 2배터리 팩이 모두 정상이면 상기 제 1, 2스위칭 수단을 모두 온시키고, 상기 제 1배터리 팩의 이상이 발생하면 상기 제 1스위칭 수단을 오프 상태를 유지함과 동시에 제 2스위칭 수단을 온시키며, 상기 제 2배터리 팩의 이상이 발생하면 상기 제 2스위칭 수단을 오프 상태를 유지함과 동시에 제 1스위칭 수단을 온시킨다.
계속해서, 상기 제어 수단은 상기 제 1배터리 팩 또는 제 2배터리 팩에서 이상 발생시 상기 제 2스위칭 수단 또는 제 1스위칭 수단을 제어함과 동시에 상기 경고등중 해당 경고등을 점등 또는 점멸시키며, 상기 요청 수단을 통해 운전자에게 시스템 확인을 요청한다.
바람직하게, 상기 요청 수단은 운전자에게 시스템 요청을 문자를 이용하여 디스플레이장치를 통해 디스플레이하거나 음성을 이용하여 스피커를 통해 송출한다.
본 발명의 다른 특징은,
상기 전기 차량의 전력 공급 신뢰성을 위한 배터리팩 이중 병렬 장치를 이용한 제어 방법에 있어서, 제 1, 2스위칭 수단이 노멀 오프 상태를 유지하여 제 1배터리 팩과 부하 사이의 선로 및 제 2배터리 팩과 부하 사이의 선로가 개방된 상태를 유지하는 제 1단계와; 이그니션 키가 온되면 제어 수단에서 상기 제 1배터리 팩과 제 2배터리 팩으로부터 각각 셀 전압 및 셀 온도 정보를 제공받는 제 2단계; 및 제공된 정보를 통해 상기 제어 수단에서 상기 제 1배터리 팩과 제 2배터리 팩의 이상 여부를 판단하여 상기 제 1배터리 팩 및 제 2배터리 팩이 모두 정상이면 상기 제 1, 2스위칭 수단을 모두 온시키는 제 3단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 제 3단계는 판단 결과, 상기 제 1배터리 팩의 이상이 발생하면 상기 제 1스위칭 수단을 오프 상태를 유지함과 동시에 제 2스위칭 수단을 온시키는 제 3-1단계와; 상기 제 2스위칭 수단을 온시킴과 동시에 경고등중 해당 경고등을 점등 또는 점멸시키며, 요청 수단을 통해 운전자에게 시스템 확인을 요청하는 제 3-2단계와; 판단 결과, 상기 제 2배터리 팩의 이상이 발생하면 상기 제 2스위칭 수단을 오프 상태를 유지함과 동시에 제 1스위칭 수단을 온시키는 제 3-3단계; 및 상기 제 1스위칭 수단을 온시킴과 동시에 경고등중 해당 경고등을 점등 또는 점멸시키며, 요청 수단을 통해 운전자에게 시스템 확인을 요청하는 제 3-4단계를 더 포함한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명인 전기 차량의 전력 공급 신뢰성을 위한 배터리팩 이중 병렬 장치 및 제어 방법에 따르면, 전기 차량에 배터리 팩을 이중화 구조로 설치하고, 각각의 배터리 팩의 이상 여부를 판단하여 정상이 두 개의 배터리 팩을 부하와 연결시키고, 특정 배터리 팩의 이상 발생시 다른 배터리 팩만을 부하와 연결시켜 지속적인 전력 공급이 가능하도록 하여 배터리의 안정성 및 두 배의 용량을 확보함으로 확장된 주행거리는 물론 시스템의 안정성 및 수명을 연장시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전기 차량의 전력 공급 신뢰성을 위한 배터리팩 이중 병렬 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전기 차량의 전력 공급 신뢰성을 위한 배터리팩 이중 병렬 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 전기 차량의 전력 공급 신뢰성을 위한 배터리팩 이중 병렬 장치의 제어 방법에 따라 제 1, 2스위칭 수단의 동작 상태를 설명하기 위한 설명도이다.
이하, 본 발명에 따른 전기 차량의 전력 공급 신뢰성을 위한 배터리팩 이중 병렬 장치의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 전기 차량의 전력 공급 신뢰성을 위한 배터리팩 이중 병렬 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전기 차량의 전력 공급 신뢰성을 위한 배터리팩 이중 병렬 장치(1)는, 제 1배터리 팩(10)과, 제 2배터리 팩(20)과, 부하(30)와, 제 1스위칭 수단(40)과, 제 2스위칭 수단(50)과, 경고등(60)과, 요청 수단(70) 및 제어 수단(80)으로 구성된다.
먼저, 제 1배터리 팩(10)은 통상의 구조로 다수개의 셀로 구성되고, 셀 전압 및 셀 온도 정보를 통신을 통해 외부로 제공한다.
그리고, 제 2배터리 팩(20)은 통상의 구조로 다수개의 셀로 구성되고, 셀 전압 및 셀 온도 정보를 통신을 통해 외부로 제공한다. 이때, 제 2배터리 팩(20)은 제 1배터리 팩(10)과 동일 전력량 및 전압 범위를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 부하(30)는 전기 모터 및 인버터로서, 제 1배터리 팩(10)의 -단자와 제 2배터리 팩(20)의 -단자와 공통으로 연결되고, 제 1배터리 팩(10)의 +단자와 제 2배터리 팩(20)의 +단자와 병렬 연결되어 공급되는 전력에 의해 구동된다.
또, 제 1스위칭 수단(40)은 제 1배터리 팩(10)의 +단자와 부하(30) 사이에 연결되어 선로를 개폐시킨다. 여기에서, 제 1스위칭 수단(40)은 릴레이이고, 노멀 오프 상태를 초기 상태로 유지한다.
또, 제 2스위칭 수단(50)은 제 2배터리 팩(20)의 +단자와 부하(30) 사이에 연결되어 선로를 개폐시킨다. 여기에서, 제 2스위칭 수단(50)은 릴레이이고, 노멀 오프 상태를 초기 상태로 유지한다.
한편, 경고등(60)은 외부의 제어에 따라 제 1배터리 팩(10)과 제 2배터리 팩(20)의 이상 발생시 각각 점등 또는 점멸되어 운전자가 이를 확인할 수 있도록 클러스터(미도시)에 설치된다.
그리고, 요청 수단(70)은 외부의 제어에 따라 제 1배터리 팩(10)과 제 2배터리 팩(20)의 이상 발생시 시스템 확인을 요청하는 데, 운전자에게 시스템 요청을 문자를 이용하여 디스플레이장치를 통해 디스플레이하거나 음성을 이용하여 스피커를 통해 송출한다.
또한, 제어 수단(80)은 배터리 메니지먼트 시스템(BMS :BATTERY MANAGEMENT SYSTEM)으로서 제 1배터리 팩(10) 및 제 2배터리 팩(20)과 유선 통신을 통해 셀 전압 및 셀 온도 정보를 제공받아 이상 여부를 판단하여 이상 여부에 따라 제 1스위칭 수단(40)과 제 2스위칭 수단(50)을 제어한다. 이때, 유선 통신은 CAN, SPI, I2C, UART, RS485, RS422중 선택된 어느 하나의 방식이다.
여기에서, 제어 수단(80)은 판단 결과 제 1배터리 팩(10)과 제 2배터리 팩(20)이 모두 정상이면 제 1, 2스위칭 수단(40, 50)을 모두 온시키고, 판단 결과 제 1배터리 팩(10)의 이상이 발생하면 제 1스위칭 수단(40)을 오프 상태를 유지함과 동시에 제 2스위칭 수단(50)을 온시키며, 판단 결과 제 2배터리 팩(20)의 이상이 발생하면 제 2스위칭 수단(50)을 오프 상태를 유지함과 동시에 제 1스위칭 수단(40)을 온시킨다.
또한, 제어 수단(80)은 제 1배터리 팩(10) 또는 제 2배터리 팩(20)에서 이상 발생시 제 2스위칭 수단(50) 또는 제 1스위칭 수단(40)을 제어함과 동시에 경고등(60)중 해당 경고등을 점등 또는 점멸시키며, 요청 수단(70)을 통해 운전자에게 시스템을 체크할 것을 요청한다.
이하, 본 발명에 따른 전기 차량의 전력 공급 신뢰성을 위한 배터리팩 이중 병렬 장치의 제어 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 전기 차량의 전력 공급 신뢰성을 위한 배터리팩 이중 병렬 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이고, 도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 전기 차량의 전력 공급 신뢰성을 위한 배터리팩 이중 병렬 장치의 제어 방법에 따라 제 1, 2스위칭 수단의 동작 상태를 설명하기 위한 설명도이다.
먼저, 제 1, 2스위칭 수단(40, 50)이 노멀 오프 상태를 유지하여 제 1배터리 팩(10)과 부하(30) 사이의 선로 및 제 2배터리 팩(20)과 부하(30) 사이의 선로가 개방된 상태를 유지한다(S100).
이러한 상태에서, 이그니션 키(미도시)가 온되면(S111), 제어 수단(80)은 제 1배터리 팩(10)과 제 2배터리 팩(20)으로부터 각각 셀 전압 및 셀 온도 정보를 제공받는다(S112).
그리고, 제어 수단(80)은 제 1배터리 팩(10)과 제 2배터리 팩(20)으로부터 제공된 정보를 이용하여 제 1배터리 팩(10)과 제 2배터리 팩(20)의 이상 여부를 판단하여, 제 1배터리 팩(10) 및 제 2배터리 팩(20)이 모두 정상이면(S121), 도 3에 도시된 바와 같이 제 1, 2스위칭 수단(40, 50)을 모두 온시켜 제 1배터리 팩(10) 및 제 2배터리 팩(20)의 전원이 부하(30)로 공급되도록 한다(S122).
반대로, 제어 수단(80)은 판단 결과, 제 1배터리 팩(10)의 이상이 발생하면(S123), 도 4에 도시된 바와 같이 제 1스위칭 수단(40)을 오프 상태를 유지함과 동시에 제 2스위칭 수단(50)을 온시킨다(S124).
그리고, 제어 수단(80)은 이와 동시에 경고등중 해당 경고등(60)을 점등 또는 점멸시키며, 요청 수단(70)을 통해 운전자에게 시스템 확인을 요청한다(S125).
또한, 제어 수단(80)은 판단 결과, 제 2배터리 팩(20)의 이상이 발생하면 도 5에 도시된 바와 같이 제 2스위칭 수단(50)을 오프 상태를 유지함과 동시에 제 1스위칭 수단(40)을 온시킨다(S126).
그리고, 제어 수단(80)은 이와 동시에 경고등중 해당 경고등(60)을 점등 또는 점멸시키며, 요청 수단(70)을 통해 운전자에게 시스템 확인을 요청한다(S127).
본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
10, 20 : 제 1, 2배터리 팩 30 : 부하
40, 50 : 제 1, 2스위칭 수단 60 : 경고등
70 : 요청 수단 80 : 제어 수단

Claims (13)

  1. 다수개의 셀로 구성되고, 셀 전압 및 셀 온도 정보를 제공하는 제 1배터리 팩과;
    다수개의 셀로 구성되고, 셀 전압 및 셀 온도 정보를 제공하는 제 2배터리 팩과;
    상기 제 1배터리 팩의 -단자와 제 2배터리 팩의 -단자와 공통으로 연결되고, 상기 제 1배터리 팩의 +단자와 제 2배터리 팩의 +단자와 병렬 연결되어 공급되는 전력에 의해 구동되는 부하와;
    상기 제 1배터리 팩의 +단자와 상기 부하 사이에 연결되어 선로를 개폐시키는 제 1스위칭 수단과;
    상기 제 2배터리 팩의 +단자와 상기 부하 사이에 연결되어 선로를 개폐시키는 제 2스위칭 수단; 및
    상기 제 1배터리 팩과 제 2배터리 팩으로부터 각각 셀 전압 및 셀 온도 정보를 제공받아 이상 여부를 판단하여 이상 여부에 따라 상기 제 1스위칭 수단과 제 2스위칭 수단을 제어하는 제어 수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 차량의 전력 공급 신뢰성을 위한 배터리팩 이중 병렬 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 차량의 전력 공급 신뢰성을 위한 배터리팩 이중 병렬 장치는,
    상기 제어 수단의 제어에 따라 상기 제 1배터리 팩과 제 2배터리 팩의 이상 발생시 각각 점등 또는 점멸되어 운전자가 이를 확인할 수 있도록 클러스터에 설치되는 경고등과;
    상기 제어 수단의 제어에 따라 상기 제 1배터리 팩과 제 2배터리 팩의 이상 발생시 시스템 확인을 요청하는 요청 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량의 전력 공급 신뢰성을 위한 배터리팩 이중 병렬 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1배터리 팩과 제 2배터리 팩은,
    동일 전력량 및 전압 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 전기 차량의 전력 공급 신뢰성을 위한 배터리팩 이중 병렬 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1, 2스위칭 수단은,
    릴레이인 것을 특징으로 하는 전기 차량의 전력 공급 신뢰성을 위한 배터리팩 이중 병렬 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1, 2스위칭 수단은,
    노멀 오프 상태를 초기 상태로 유지하는 것을 특징으로 하는 전기 차량의 전력 공급 신뢰성을 위한 배터리팩 이중 병렬 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 수단은,
    상기 제 1배터리 팩 및 제 2배터리 팩과 유선 통신을 통해 셀 전압 및 셀 온도 정보를 제공받는 것을 특징으로 하는 전기 차량의 전력 공급 신뢰성을 위한 배터리팩 이중 병렬 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 유선 통신은,
    CAN, SPI, I2C, UART, RS485, RS422중 선택된 어느 하나의 방식인 것을 특징으로 하는 전기 차량의 전력 공급 신뢰성을 위한 배터리팩 이중 병렬 장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어 수단은,
    배터리 메니지먼트 시스템인 것을 특징으로 하는 전기 차량의 전력 공급 신뢰성을 위한 배터리팩 이중 병렬 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어 수단은,
    전원 온시 상기 제 1배터리 팩과 제 2배터리 팩으로부터 각각 셀 전압 및 셀 온도 정보를 제공받아 이상 여부를 판단하여 상기 제 1배터리 팩과 제 2배터리 팩이 모두 정상이면 상기 제 1, 2스위칭 수단을 모두 온시키고, 상기 제 1배터리 팩의 이상이 발생하면 상기 제 1스위칭 수단을 오프 상태를 유지함과 동시에 제 2스위칭 수단을 온시키며, 상기 제 2배터리 팩의 이상이 발생하면 상기 제 2스위칭 수단을 오프 상태를 유지함과 동시에 제 1스위칭 수단을 온시키는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 전기 차량의 전력 공급 신뢰성을 위한 배터리팩 이중 병렬 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어 수단은,
    상기 제 1배터리 팩 또는 제 2배터리 팩에서 이상 발생시 상기 제 2스위칭 수단 또는 제 1스위칭 수단을 제어함과 동시에 상기 경고등중 해당 경고등을 점등 또는 점멸시키며, 상기 요청 수단을 통해 운전자에게 시스템 확인을 요청하는 것을 특징으로 하는 전기 차량의 전력 공급 신뢰성을 위한 배터리팩 이중 병렬 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 요청 수단은,
    운전자에게 시스템 요청을 문자를 이용하여 디스플레이장치를 통해 디스플레이하거나 음성을 이용하여 스피커를 통해 송출하는 것을 특징으로 하는 전기 차량의 전력 공급 신뢰성을 위한 배터리팩 이중 병렬 장치.
  12. 제 1 항의 전기 차량의 전력 공급 신뢰성을 위한 배터리팩 이중 병렬 장치를 이용한 제어 방법에 있어서,
    제 1, 2스위칭 수단이 노멀 오프 상태를 유지하여 제 1배터리 팩과 부하 사이의 선로 및 제 2배터리 팩과 부하 사이의 선로가 개방된 상태를 유지하는 제 1단계와;
    이그니션 키가 온되면 제어 수단에서 상기 제 1배터리 팩과 제 2배터리 팩으로부터 각각 셀 전압 및 셀 온도 정보를 제공받는 제 2단계; 및
    제공된 정보를 통해 상기 제어 수단에서 상기 제 1배터리 팩과 제 2배터리 팩의 이상 여부를 판단하여 상기 제 1배터리 팩 및 제 2배터리 팩이 모두 정상이면 상기 제 1, 2스위칭 수단을 모두 온시키는 제 3단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 차량의 전력 공급 신뢰성을 위한 배터리팩 이중 병렬 장치의 제어 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 3단계는,
    판단 결과, 상기 제 1배터리 팩의 이상이 발생하면 상기 제 1스위칭 수단을 오프 상태를 유지함과 동시에 제 2스위칭 수단을 온시키는 제 3-1단계와;
    상기 제 2스위칭 수단을 온시킴과 동시에 경고등중 해당 경고등을 점등 또는 점멸시키며, 요청 수단을 통해 운전자에게 시스템 확인을 요청하는 제 3-2단계와;
    판단 결과, 상기 제 2배터리 팩의 이상이 발생하면 상기 제 2스위칭 수단을 오프 상태를 유지함과 동시에 제 1스위칭 수단을 온시키는 제 3-3단계; 및
    상기 제 1스위칭 수단을 온시킴과 동시에 경고등중 해당 경고등을 점등 또는 점멸시키며, 요청 수단을 통해 운전자에게 시스템 확인을 요청하는 제 3-4단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량의 전력 공급 신뢰성을 위한 배터리팩 이중 병렬 장치의 제어 방법.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104354602A (zh) * 2014-10-17 2015-02-18 上虞安卡拖车配件有限公司 一种具有两套能源供应模块的电动汽车
KR20190122996A (ko) * 2018-04-23 2019-10-31 현대자동차주식회사 차량용 에너지저장장치 시스템
CN114097159A (zh) * 2019-12-20 2022-02-25 株式会社Lg新能源 并联电池继电器诊断装置和方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220043852A (ko) * 2020-09-29 2022-04-05 명원아이앤씨(주) e-모빌리티의 배터리 자동 전환 장치 및 이를 포함한 시스템

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004006138A (ja) * 2002-05-31 2004-01-08 Fuji Heavy Ind Ltd 組電池システムおよび組電池システムのフェールセーフ方法
KR100778414B1 (ko) * 2006-10-12 2007-11-22 삼성에스디아이 주식회사 배터리 관리 시스템 및 그의 구동 방법
JP5455436B2 (ja) 2009-05-20 2014-03-26 本田技研工業株式会社 電動車両

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104354602A (zh) * 2014-10-17 2015-02-18 上虞安卡拖车配件有限公司 一种具有两套能源供应模块的电动汽车
KR20190122996A (ko) * 2018-04-23 2019-10-31 현대자동차주식회사 차량용 에너지저장장치 시스템
CN114097159A (zh) * 2019-12-20 2022-02-25 株式会社Lg新能源 并联电池继电器诊断装置和方法
US11946974B2 (en) 2019-12-20 2024-04-02 Lg Energy Solution, Ltd. Parallel battery relay diagnostic device and method

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