KR20150068732A - 차량용 배터리 관리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시 예들은 차량용 배터리 관리에 관한 것으로서, 사용자 입력에 따라 온, 충전 및 오프 중 하나의 상태로 동작하는 스위치; 차량의 동력원으로 사용되는 전력을 위한 제1 단위 셀 셋; 및 상기 스위치의 상태가 충전 상태인 경우, 상기 제1 단위 셀 셋과 서로 단락되고, 고전압 릴레이를 통해 저전압 배터리와 서로 도통되어 상기 저전압 배터리로 저전압 전력을 출력하는 저전압 전력을 위한 제2 단위 셀 셋; 을 포함할 수 있다.

Description

차량용 배터리 관리 장치{APPARATUS AND METHOD FOR MANAGING A BATTERY OF THE VEHICLE}
본 발명은 실시예들은 차량용 배터리 관리에 관한 것으로서, 예컨대, 차량에 구비된 복수 개 배터리들의 충전을 할 수 있는 배터리 관리 장치에 관한 것이다.
일반적으로 대기오염과 석유 고갈의 위기에 대응하여 전기 에너지를 차량의 동력으로 사용하는 전기 자동차(electric vehicle)와 관련된 기술들이 활발하게 개발되고 있다.
일반적인 전기 자동차는 차량 구동을 위한 고전압 배터리와 전장품의 구동을 위한 저전압 배터리를 포함한다. 고전압 배터리에 충전된 전기 에너지는 차량의 동력원으로 사용되며, 저전압 배터리에 충전된 전기 에너지는 차량의 전장품의 전원으로 사용된다. 차량 내에 고전압 배터리와 저전압 배터리 중 어느 하나가 방전되면 전기 자동차는 제 기능을 수행할 수 없다. 하지만 고전압 배터리는 장기간 차량을 방치한 경우에도 SOC(State Of Charge)가 일정수준 이하로 잘 떨어지지 않는다.
종래의 차량용 배터리 충전 장치는 차량 내에 저전압 배터리가 방전되면, 배터리 관리부(Battery Management System, 이하 BMS)와 컨버터가 동작할 수 없었다. 따라서 차량의 고전압 배터리에 저전압 배터리를 충전할 수 있는 전원이 존재하지만, 실제 저전압 배터리를 충전할 수 없었다.
또한, 종래의 차량용 배터리 충전 장치는 차량 내에 저전압 배터리가 방전되면, 운전자는 차량 서비스 센터 또는 보험 회사에 서비스를 요청해야 했다.
본 발명의 실시예는 전기 자동차의 저전압 배터리의 방전 시에도 고전압 배터리를 사용하여 차량의 배터리들을 충전할 수 있는 차량용 배터리 관리 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예는 저전압 배터리에 공급되는 전원을 제어할 수 있는 차량용 배터리 관리 장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리 관리 장치는, 사용자 입력에 따라 온, 충전 및 오프 중 하나의 상태로 동작하는 스위치; 차량의 동력원으로 사용되는 전력을 위한 제1 단위 셀 셋; 및 상기 스위치의 상태가 충전 상태인 경우, 상기 제1 단위 셀 셋과 서로 단락되고, 고전압 릴레이를 통해 저전압 배터리와 서로 도통되어 상기 저전압 배터리 로 저전압 전력을 출력하는 저전압 전력을 위한 제2 단위 셀 셋; 을 포함 할 수 있다.
상기 저전압 배터리는, 12V 전압으로 동작할 수 있다.
상기 제2 단위 셀 셋은, 2개 이상의 n개의 단위 셀들을 포함하여, 14V 전압의 전력을 출력할 수 있다.
상기 제2 단위 셀 셋은, 4개의 단위 셀로 구성되며, 상기 단위 셀은 3.5V의 전압의 1개의 리튬 이온 고전압 배터리로 구성될 수 있다.
상기 차량용 배터리 관리 장치는, 상기 스위치의 상태가 온 상태인 경우, 상기 스위치를 통해 상기 제1 단위 셀 셋과 상기 제2 단위 셀 셋과 서로 도통되어 고전압 전력을 출력할 수 있다.
상기 차량용 배터리 관리 장치는, 상기 스위치의 상태가 오프 상태인 경우, 상기 스위치가 전기적 신호의 연결을 끊어버리는 안전 플러그(Safety plug) 상태로 동작할 수 있다.
상기 제2 단위 셀 셋이 출력하는 저전압 전력은, 상기 저전압 배터리를 충전할 수 있는 전력으로서, 상기 저전압 배터리의 출력 전압을 초과하고, 상기 제1 단위 셀 셋이 출력 전압 미만의 전압인 것을 특징으로 포함할 수 있다.
상기 스위치는, 3way 매뉴얼 타입인 것을 특징으로 포함할 수 있다.
상기 고전압 릴레이는, 노말 오픈 상태로 동작하는 12V 전압 이상의 프러저형, 경첩형, 리드형 중 하나를 포함할 수 있다.
상기 고전압 릴레이는, 상기 스위치의 상태가 충전 상태인 경우, 상기 제1 단위 셀 셋과 양방향 고전압 전력 변환기를 서로 연결할 수 있다.
상기 고전압 릴레이는, 상기 스위치의 상태가 온 상태인 경우, 상기 제2 단위 셀 셋과 양방향 고전압 전력 변환기를 서로 연결할 수 있다.
본 발명은 실시예에 따르면, 저전압 배터리가 방전되어도 고전압 배터리를 사용하여 자동차의 저전압 배터리를 충전할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 저전압 배터리의 공급되는 전원을 제어하여 저전압 배터리 방전 시에도 자동차의 배터리를 충전할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 자동차의 저전력 배터리의 방전되어도, 운전자가 차량 서비스 센터 또는 보험 회사의 서비스 요청 없이 차량 외부로부터 공급되는 전력으로 자동차의 배터리를 충전할 수 있다.
도 1은 종래의 차량용 배터리 관리 장치를 나타내는 개략적인 블록도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 정상 운행 시 차량용 배터리 관리 장치를 나타내는 개략적인 블록도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 시 차량용 배터리 관리 장치를 나타내는 개략적인 블록도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량 정비 시 차량용 배터리 관리 장치를 나타내는 개략적인 블록도.
이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명에 따른 예시적 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명이 예시적 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부재를 나타낸다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
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 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리 관리 장치의 이해를 돕기 위해 종래의 차량용 배터리 관리 장치에 대하여 간략히 설명한다.
도 1은 종래의 차량용 배터리 관리 장치를 나타내는 개략적인 블록도이다. 도 1을 참조하면, 종래의 차량용 배터리 관리 장치(100)는 고전압 배터리 관리부(110), 양방향 고전압 전력 변환기(Bi-direction High Voltage DC-DC Converter, 이하 BHDC)(120), 저전압 전력 변환기(Low Voltage DC-DC Converter, 이하 LDC)(130) 및 저전압 배터리(140)를 포함한다.
고전압 배터리 관리부(110)는 고전압 배터리의 단위 셀 셋(110-1) 및 스위치(110-2)를 포함한다.
고전압 배터리의 단위 셀 셋(110-1)은 복수 개의 배터리의 단위 셀을 포함하여, 고전압 배터리를 구성할 수 있다. 예컨대, 배터리의 단위 셀은 3.75V의 전압의 1개의 리튬 이온 고전압 배터리로 구성될 수 있으며, 48개의 배터리의 단위 셀 셋으로 총 180V 전압을 출력할 수 있는 고전압 배터리의 단위 셀 셋(110-1)을 포함할 수 있다.
스위치(110-2)는 고전압 배터리의 단위 셀 중간에 연결되어, 고전압 배터리 관리부(110)를 온 또는 오프할 수 있는 매뉴얼 타입(Safety Plug)으로 구성될 수 있다. 차량 점검 시 안전을 위해 고전압 배터리 관리부(110)를 오프 시킬 수 있다.
BHDC(120)는 고전압 배터리 관리부(110)와 LDC(130) 사이에 연결되어, 고전압 배터리 관리부(110)와 저전압 배터리(140) 사이에 전력을 제어 및 분배한다.
LDC(130)는 BHDC(120)로부터 입력 받은 고전압 전력을 저전압(예를 들어, 14V)으로 변환시키고, 저전압 배터리(140)로 충전을 위한 저전압 전력을 출력한다.
저전압 배터리(140)는 LDC(130)로부터 입력 받은 저전압 전력을 충전되어, 차량의 전장품에 전력을 공급한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리 관리 장치의 이해를 돕기 위해 다음과 같이 용어를 정의한다.
본 발명의 실시예에 따른 저전압 배터리는 12V의 전력을 차량에 구비된 전장품에 전원으로 공급할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 배터리의 단위 셀은 복수 개로 구성되어 각각 제1 단위 셀 셋, 제2 단위 셀 셋을 구성할 수 있다. 예컨대, 각각의 배터리의 단위 셀은 3.5V 전압을 출력할 수 있는 리튬 이온 고전압 배터리로 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 고전압 배터리 관리부는 제1 단위 셀 셋 및 제1 단위 셀 셋을 포함할 수 있다. 제1 단위 셀 셋은 고전압을 출력할 수 있는 복수 개의 배터리의 단위 셀을 포함하며, 제2 단위 셀 셋은 저전압을 출력할 수 있는 복수 개의 배터리의 단위 셀을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 제1 단위 셀 셋은 고전압을 출력할 수 있는 n개의 배터리의 단위 셀을 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 단위 셀 셋은 44개의 배터리의 단위 셀을 포함하여 총 154V 전압을 출력할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 제2 단위 셀 셋은 저전압을 출력할 수 있는 n개의 배터리의 단위 셀을 포함할 수 있다. 제2 단위 셀 셋에서 출력되는 저전압 전력은 저전압 배터리 충전용 전력으로 공급될 수 있다. 예컨대, 제2 단위 셀 셋은 4개의 배터리의 단위 셀을 포함하여 총 14V 전압을 출력할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 사용자 입력은 스위치의 상태를 온, 충전, 오프 상태 중 하나의 상태로 동작시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 스위치는 고전압 배터리 관리부 내에 포함되며, 안전 플러그(Safety Plug)를 지원할 수 있는 3way 매뉴얼 타입으로 구성될 수 있다. 스위치는 제1 단위 셀 셋과 제2 단위 셀 셋 사이에 배치될 수 있다. 수신된 사용자 입력에 따라 스위치는 온, 충전 및 오프 상태로 동작할 수 있다. 온 상태의 스위치는 고전압 배터리 관리부의 제1 단위 셀 셋과 제2 단위 셀 셋을 서로 연결하여 도통시킬 수 있다. 다른 예로서, 충전 상태의 스위치는 제2 단위 셀 셋과 고전압 릴레이를 서로 연결되어 도통시킬 수 있다. 다른 예로서, 오프 상태의 스위치는 안전 플러그 상태로 동작하여 차량 점검 시 차량용 배터리 관리 장치의 전기적 신호 연결을 차단할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 고전압 배터리 관리부의 동작 모드는 스위치의 상태에 따라 정상, 충전 및 점검 모드 중 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 고전압 배터리 관리부의 동작 모드는 스위치의 동작 상태에 따라 정상 모드, 충전 모드 및 점검 모드 중 하나로 동작할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 정상 모드로 동작하는 고전압 배터리 관리부는 먼저, 스위치가 온 상태로 동작하면, 고전압 배터리 관리부의 구비된 제1 단위 셀 셋과 제2 단위 셀 셋이 스위치를 통해 서로 연결될 수 있다. 고전압 배터리 관리부는 서로 연결된 제1 단위 셀 셋과 제2 단위 셀 셋을 통해 고전압 전력을 BHDC로 출력 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 충전 모드로 동작하는 고전압 배터리 관리부는 먼저, 스위치가 충전 상태로 동작하면, 고전압 배터리 관리부의 구비된 제2 단위 셀 셋과 고전압 릴레이가 서로 연결되고, 방전 상태의 저전압 배터리가 충전되도록 제2 단위 셀 셋으로부터 저전압 전력을 저전압 배터리로 출력할 수 있다. 또한, 제1 단위 셀 셋과 제2 단위 셀 셋은 서로 단락 상태가 되며, 사용자가 차량의 시동을 걸 수 있도록 제1 단위 셀 셋은 고전압 전력을 BHDC로 출력 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 점검 모드로 동작하는 고전압 배터리 관리부는 먼저, 스위치가 오프 상태로 동작하면, 고전압 배터리 관리부의 구비된 스위치가 단락 상태가 되어 차량 점검 시 차량용 배터리 관리 장치의 전기적 신호 연결을 차단할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리 관리 장치에 대하여 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 정상 운행 시 차량용 배터리 관리 장치를 나타내는 개략적인 블록도이다. 도 2를 참조하면, 먼저, 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리 관리 장치(200)의 저전압 배터리(240)는 정상 상태이며, 고전압 배터리 관리부(210)에 구비된 스위치(210-2)는 수신된 사용자 입력에 따라 온 상태로 동작 중이다. 차량용 배터리 관리 장치(200)는 고전압 배터리 관리부(210), BHDC(220), LDC(230) 및 저전압 배터리(240)를 포함한다.
고전압 배터리 관리부(210)는 제1 단위 셀 셋(210-1), 제2 단위 셀 셋(210-3), 스위치(210-2) 및 고전압 릴레이(210-4)를 포함할 수 있다. 고전압 배터리 관리부(210)는 스위치(210-2)로 입력되는 사용자 입력으로부터 정상 모드, 충전 모드, 점검 모드로 동작할 수 있다.
또한, 정상 모드로 동작하는 고전압 배터리 관리부(210)의 제1 단위 셀 셋(210-1)은 스위치(210-2)를 통해 제2 단위 셀 셋(210-3)과 도통되어, 고전압 배터리 셋을 구성할 수 있다.
제1 단위 셀 셋(210-1)은 고전압을 출력할 수 있도록 복수 개의 배터리의 단위 셀을 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 단위 셀 셋(210-1)은 복수 개의 배터리의 단위 셀을 포함하여, 고전압 배터리를 구성할 수 있다. 배터리의 단위 셀은 3.5V의 전압의 1개의 리튬 이온 고전압 배터리로 구성될 수 있으며, 제1 단위 셀 셋(210-1)은 총 44개의 배터리의 단위 셀을 포함하여, 총 154V 전압을 출력할 수 있는 제1 단위 셀 셋(210-1)을 포함할 수 있다.
제2 단위 셀 셋(210-3)은 저전압을 출력할 수 있도록 복수 개의 배터리의 단위 셀을 포함할 수 있다. 예컨대, 제2 단위 셀 셋(210-3)은 복수 개의 배터리의 단위 셀을 포함하여, 저전압 배터리를 구성할 수 있다. 배터리의 단위 셀은 3.5V의 전압의 1개의 리튬 이온 고전압 배터리로 구성될 수 있으며, 제2 단위 셀 셋(210-3)은 총 4개의 배터리의 단위 셀을 포함하여, 총 14V 전압을 출력할 수 있는 제2 단위 셀 셋(210-3)을 포함할 수 있다.
또한, 고전압 배터리 관리부(210)가 정상 모드로 동작하는 경우, 제2 단위 셀 셋(210-3)은 스위치(210-2)가 온 상태이면, 스위치(210-2)를 통해 제1 단위 셀 셋(210-1)과 도통되어 고전압 배터리를 구성할 수 있다.
스위치(210-2)는 스위치(210-2)는 도 1을 참조하여 설명된 2way 종래의 스위치(110-2)와는 달리 3way 매뉴얼 타입(Safety Plug)으로 구성될 수 있다.
또한, 스위치(210-2)는 제1 단위 셀 셋(210-1)과 제2 단위 셀 셋(210-3) 사이에 배치될 수 있다.
또한, 스위치(210-2)는 사용자로부터 사용자 입력을 수신할 수 있다. 스위치(210-2)는 수신된 사용자 입력에 따라 온, 충전 및 오프 중 하나의 상태로 동작할 수 있다. 스위치(210-2)는 사용자로부터 고전압 배터리 관리부(210)의 정상 모드 동작을 나타내는 온 입력이 수신 되면, 수신된 사용자 입력에 따라 제1 단위 셀 셋(210-1)과 제2 단위 셀 셋(210-3)을 도통시켜, 고전압 배터리 관리부(210)가 정상 모드로 동작되도록 제어할 수 있다. 예컨대, 스위치(210-2)는 고전압 배터리 관리부(210)가 정상 모드를 나타내는 사용자 입력을 수신할 수 있다. 스위치(210-2)는 수신된 사용자 입력에 따라 고전압 배터리 관리부(210)의 제1 단위 셀 셋(210-1)과 제2 단위 셀 셋(210-3)을 서로 도통시킬 수 있다. 제1 단위 셀 셋(210-1)과 제2 단위 셀 셋(210-3)이 서로 도통되면, 고전압 배터리 관리부(210)는 정상 모드로 동작할 수 있다.
고전압 릴레이(210-4)는 노말 오픈 상태로 동작하는 12V 전압 이상의 고전압 릴레이로서 프러저형, 경첩형, 리드형 중 적어도 하나로 구성될 수 있다.
또한, 고전압 릴레이(210-4)는 스위치(210-2) 동작 상태에 따라 고전압 배터리 관리부(210)가 정상 모드 또는 충전 모드로 동작되도록 제어할 수 있다. 예컨대, 스위치(210-2)가 온 또는 오프 상태인 경우, 고전압 릴레이(210-4)는 전류를 공급 받을 수 없기 때문에 오픈 상태로 동작할 수 있다.
다른 예로서, 고전압 릴레이(210-4)는 스위치(210-2)가 충전 상태로 동작하는 경우, 제2 단위 셀 셋(210-3)로부터 전류를 공급 받을 수 있기 때문에 온 상태로 동작 할 수 있다. 온 상태의 고전압 릴레이(210-4)는 제2 단위 셀 셋(210-3)과 저전압 배터리(240)를 서로 도통시켜 제2 단위 셀 셋(210-3)에서 출력되는 저전압 전력을 통해 저전압 배터리(240)가 충전될 수 있게 제어할 수 있다. 또한, 온 상태의 고전압 릴레이(210-4)는 제1 단위 셀 셋(210-1)과 BHDC(220)를 서로 도통시켜 제1 단위 셀 셋(210-1)에서 출력되는 고전압 전력이 BHDC(220)로 공급되도록 제어할 수 있다.
BHDC(220)는 고전압 배터리 관리부(210)와 LDC(230) 사이에 연결되어, 고전압 배터리 관리부(210)와 저전압 배터리(240) 사이에 전력을 제어 및 분배할 수 있다.
LDC(230)는 BHDC(220)로부터 입력 받은 고전압 전력을 저전압(예를 들어, 14V)으로 변환시키고, 저전압 배터리(240)로 충전을 위한 저전압 전력을 출력할 수 있다.
저전압 배터리(240)는 LDC(230)로부터 입력 받은 저전압 전력을 충전되어, 차량의 전장품에 전력을 공급할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 시 차량용 배터리 관리 장치를 나타내는 개략적인 블록도이다. 먼저, 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리 관리 장치(200)의 저전압 배터리(240)는 방전 상태이며, 고전압 배터리 관리부(210)에 구비된 스위치(210-2)는 수신된 사용자 입력에 따라 충전 상태로 동작 중이다. 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리 관리 장치(200)는 고전압 배터리 관리부(210), BHDC(220), LDC(230) 및 저전압 배터리(240)를 포함한다.
고전압 배터리 관리부(210)는 제1 단위 셀 셋(210-1), 제2 단위 셀 셋(210-3), 스위치(210-2) 및 고전압 릴레이(210-4)를 포함할 수 있다. 고전압 배터리 관리부(210)는 스위치(210-2)로 입력되는 사용자 입력으로부터 정상 모드, 충전 모드, 점검 모드로 동작할 수 있다.
또한, 충전 모드로 동작하는 고전압 배터리 관리부(210)의 제1 단위 셀 셋(210-1)은 스위치(210-2)를 통해 제2 단위 셀 셋(210-3)과 단락될 수 있다.
제1 단위 셀 셋(210-1)은 고전압을 출력할 수 있도록 복수 개의 배터리의 단위 셀을 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 단위 셀 셋(210-1)은 복수 개의 배터리의 단위 셀을 포함하여, 고전압 배터리를 구성할 수 있다. 배터리의 단위 셀은 3.5V의 전압의 1개의 리튬 이온 고전압 배터리로 구성될 수 있으며, 제1 단위 셀 셋(210-1)은 총 44개의 배터리의 단위 셀을 포함하여, 총 154V 전압을 출력할 수 있는 제1 단위 셀 셋(210-1)을 포함할 수 있다.
또한, 제1 단위 셀 셋(210-1)은 오픈 상태의 스위치(210-2)와 온 상태의 고전압 릴레이(210-4)의 동작을 통해 고전압 전력을 BHDC(220)로 출력할 수 있다.
제2 단위 셀 셋(210-3)은 저전압을 출력할 수 있도록 복수 개의 배터리의 단위 셀을 포함할 수 있다. 예컨대, 제2 단위 셀 셋(210-3)은 복수 개의 배터리의 단위 셀을 포함하여, 저전압 배터리를 구성할 수 있다. 배터리의 단위 셀은 3.5V의 전압의 1개의 리튬 이온 고전압 배터리로 구성될 수 있으며, 제2 단위 셀 셋(210-3)은 총 4개의 배터리의 단위 셀을 포함하여, 총 14V 전압을 출력할 수 있는 제2 단위 셀 셋(210-3)을 포함할 수 있다.
또한, 제2 단위 셀 셋(210-3)은 오픈 상태의 스위치(210-2)와 온 상태의 고전압 릴레이(210-4)의 동작을 통해 방전 상태의 저전압 배터리(240)로 충전을 위한 저전압 전력을 출력할 수 있다.
스위치(210-2)는 도 1을 참조하여 설명된 2way 종래의 스위치(110-2)와는 달리 안전 플러그(Safety Plug) 상태를 지원하는 3way 매뉴얼 타입으로 구성될 수 있다.
또한, 스위치(210-2)는 제1 단위 셀 셋(210-1)과 제2 단위 셀 셋(210-3) 사이에 배치될 수 있다.
또한, 스위치(210-2)는 사용자로부터 사용자 입력을 수신할 수 있다. 스위치(210-2)는 수신된 사용자 입력에 따라 온, 충전 및 오프 중 하나의 상태로 동작할 수 있다. 스위치(210-2)는 사용자로부터 고전압 배터리 관리부(210)의 충전 모드 동작을 나타내는 충전 입력이 수신 되면, 수신된 사용자 입력에 따라 제1 단위 셀 셋(210-1)과 제2 단위 셀 셋(210-3)을 서로 단락시키며, 제2 단위 셀 셋(210-3)과 고전압 릴레이(210-4)를 서로 도통시킬 수 있다. 스위치(210-2)는 수신된 사용자 입력에 따라 충전 상태로 동작하여 고전압 배터리 관리부(210)가 충전 모드로 동작되도록 제어할 수 있다. 예컨대, 스위치(210-2)는 고전압 배터리 관리부(210)가 충전 모드를 나타내는 사용자 입력을 수신할 수 있다. 스위치(210-2)는 수신된 사용자 입력에 따라 고전압 배터리 관리부(210)의 제1 단위 셀 셋(210-1)과 제2 단위 셀 셋(210-3)을 서로 단락시킬 수 있다. 제1 단위 셀 셋(210-1)과 제2 단위 셀 셋(210-3)이 서로 단락되면, 고전압 배터리 관리부(210)는 충전 모드로 동작할 수 있다.
고전압 릴레이(210-4)는 노말 오픈 상태로 동작하는 12V 전압 이상의 고전압 릴레이로서 프러저형, 경첩형, 리드형 중 적어도 하나로 구성될 수 있다.
또한, 고전압 릴레이(210-4)는 스위치(210-2)의 동작 상태가 오프 상태이면 고전압 배터리 관리부(210)가 충전 모드로 동작되도록 제어할 수 있다. 예컨대, 고전압 릴레이(210-4)는 스위치(210-2)가 충전 상태로 동작하는 경우, 제2 단위 셀 셋(210-3)로부터 전류를 공급 받을 수 있기 때문에 온 상태로 동작 할 수 있다. 온 상태의 고전압 릴레이(210-4)는 제2 단위 셀 셋(210-3)과 저전압 배터리(240)를 서로 도통시켜 제2 단위 셀 셋(210-3)에서 출력되는 저전압 전력을 통해 저전압 배터리(240)가 충전될 수 있게 제어할 수 있다. 또한, 온 상태의 고전압 릴레이(210-4)는 제1 단위 셀 셋(210-1)과 BHDC(220)를 서로 도통시켜 제1 단위 셀 셋(210-1)에서 출력되는 고전압 전력이 BHDC(220)로 공급되도록 제어할 수 있다.
BHDC(220)는 고전압 배터리 관리부(210)와 LDC(230) 사이에 연결되어, 고전압 배터리 관리부(210)와 저전압 배터리(240) 사이에 전력을 제어 및 분배할 수 있다.
LDC(230)는 BHDC(220)로부터 입력 받은 고전압 전력을 저전압(예를 들어, 14V)으로 변환시키고, 저전압 배터리(240)로 충전을 위한 저전압 전력을 출력할 수 있다.
저전압 배터리(240)는 제2 단위 셀 셋(210-3)으로부터 입력 받은 저전압 전력을 통해 충전될 수 있으며, 차량의 전장품에 전력을 공급할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리 관리 장치(200)의 고전압 배터리 관리부(210)는 저전압 배터리(240) 방전 시 사용자 입력을 수신하여 충전 모드로 동작할 수 있다. 충전 모드로 동작하는 차량용 배터리 관리 장치(200)의 저전압 배터리(240)는 제2 단위 셀 셋(210-3)에서 출력되는 저전압 전력에 의해 충전될 수 있다. 또한, 사용자는 제1 단위 셀 셋(210-1)으로부터 고전압 전력을 통해 차량의 시동을 걸 수 있다. 차량의 시동이 완료되면, LDC(230)가 정상 동작할 수 있다. 사용자는 LDC(230)의 정상 동작을 확인한 후, 사용자는 스위치(210-2)를 통해 고전압 배터리 관리부(210)의 정상 동작을 나타내는 사용자 입력을 입력할 수 있다. 스위치(210-2)는 수신된 사용자 입력에 따라 고전압 배터리 관리부(210)를 상기 도 1을 참조하여 자세히 설명한 정상 모드로 동작시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량 정비 시 차량용 배터리 관리 장치를 나타내는 개략적인 블록도이다. 도 4를 참조하면, 먼저, 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리 관리 장치(200)의 고전압 배터리 관리부(210)에 구비된 스위치(210-2)는 수신된 사용자 입력에 따라 오프 상태로 동작 중이다. 오프 상태의 스위치(210-2)는 안전 플러그 상태로 동작하여 차량 점검 시 차량용 배터리 관리 장치의 전기적 신호 연결을 차단할 수 있다.
한편, 상기 차량용 배터리 관리 장치(200)의 각각의 구성요소들은 기능 및 논리적으로 분리될 수 있음을 나타나기 위해 별도로 도면에 표시한 것이며, 물리적으로 반드시 별도의 구성요소이거나 별도의 코드로 구현되는 것을 의미하는 것은 아니다.
그리고 본 명세서에서 각 기능부라 함은, 본 발명의 기술적 사상을 수행하기 위한 하드웨어 및 상기 하드웨어를 구동하기 위한 소프트웨어의 기능적, 구조적 결합을 의미할 수 있다. 예컨대, 상기 각 기능부는 소정의 코드와 상기 소정의 코드가 수행되기 위한 하드웨어 리소스의 논리적인 단위를 의미할 수 있으며, 반드시 물리적으로 연결된 코드를 의미하거나, 한 종류의 하드웨어를 의미하는 것은 아님은 본 발명의 기술분야의 평균적 전문가에게는 용이하게 추론될 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시 예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100 : 종래의 차량용 배터리 관리 장치
110 : 고전압 배터리 관리부
110-1 : 고전압 배터리의 단위 셀 셋
110-2 : 스위치
120 : BHDC
130 : LDC
140 : 저전압 배터리
200 : 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리 관리 장치
210 : 고전압 배터리 관리부
210-1 : 제1 단위 셀 셋
210-2 : 스위치
210-3 : 제2 단위 셀 셋
210-4 : 고전압 릴레이
220 : BHDC
230 : LDC
240 : 저전압 배터리

Claims (11)

  1. 사용자 입력에 따라 온, 충전 및 오프 중 하나의 상태로 동작하는 스위치;
    차량의 동력원으로 사용되는 전력을 위한 제1 단위 셀 셋; 및
    상기 스위치의 상태가 충전 상태인 경우, 상기 제1 단위 셀 셋과 서로 단락되고, 고전압 릴레이를 통해 저전압 배터리와 서로 도통되어 상기 저전압 배터리 로 저전압 전력을 출력하는 저전압 전력을 위한 제2 단위 셀 셋; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 관리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 저전압 배터리는,
    12V 전압으로 동작하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 관리 장치.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 제2 단위 셀 셋은,
    2개 이상의 n개의 단위 셀들을 포함하여, 14V 전압의 전력을 출력하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 관리 장치.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 제2 단위 셀 셋은,
    4개의 단위 셀로 구성되며, 상기 단위 셀은 3.5V의 전압의 1개의 리튬 이온 고전압 배터리로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 관리 장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 차량용 배터리 관리 장치는,
    상기 스위치의 상태가 온 상태인 경우, 상기 스위치를 통해 상기 제1 단위 셀 셋과 상기 제2 단위 셀 셋과 서로 도통되어 고전압 전력을 출력하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 관리 장치.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 차량용 배터리 관리 장치는,
    상기 스위치의 상태가 오프 상태인 경우, 상기 스위치가 전기적 신호의 연결을 끊어버리는 안전 플러그(Safety plug) 상태로 동작하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 관리 장치.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 단위 셀 셋이 출력하는 저전압 전력은,
    상기 저전압 배터리를 충전할 수 있는 전력으로서, 상기 저전압 배터리의 출력 전압을 초과하고, 상기 제1 단위 셀 셋이 출력 전압 미만의 전압인 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 관리 장치.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 스위치는,
    3way 매뉴얼 타입인 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 관리 장치.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 고전압 릴레이는,
    노말 오픈 상태로 동작하는 12V 전압 이상의 프러저형, 경첩형, 리드형 중 하나를 포함하는 차량용 배터리 관리 장치.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 고전압 릴레이는,
    상기 스위치의 상태가 충전 상태인 경우, 상기 제1 단위 셀 셋과 양방향 고전압 전력 변환기를 서로 연결하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 관리 장치.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 고전압 릴레이는,
    상기 스위치의 상태가 온 상태인 경우, 상기 제2 단위 셀 셋과 양방향 고전압 전력 변환기를 서로 연결하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 관리 장치.
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