KR20160019237A

KR20160019237A - 배터리 방전 제어방법 및 장치

Info

Publication number: KR20160019237A
Application number: KR1020140103646A
Authority: KR
Inventors: 조주현
Original assignee: 조주현
Priority date: 2014-08-11
Filing date: 2014-08-11
Publication date: 2016-02-19

Abstract

전기자동차가 이상 상태에 이르게 되면 전기자동차 시스템은 동력으로 사용되는 배터리가 시스템으로 공급하는 전원을 차단하게 되는데, 이 때 배터리의 방전이 필요하게 된다. 따라서, 배터리 방전제어장치는 배터리를 관리하는 배터리 관리 시스템(BMS)과 통신을 확립하고 상기 배터리 관리 시스템이 전원 공급을 재개할 것을 요청하는 출력재개신호를 상기 배터리 관리 시스템에 전송하고, 상기 배터리를 방전하기 위하여 상기 배터리와 방전 회로를 연결하는 스위치를 온 시키며, 상기 출력재개신호에 따라 전원 공급이 재개되는 경우 스위칭 소자를 구동하여 방전을 진행한다.

Description

배터리 방전 제어방법 및 장치{Method and apparatus for controlling battery discharge}

본 발명은 전기자동차 이상 시 전기자동차의 배터리를 안전하게 방전하기 위한 방전제어방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기자동차에 이상이 발생하면 배터리로부터 전기자동차 구동 시스템으로의 전원이 차단되는데, 적절한 방전을 위해 방전제어장치는 통신을 통해 시스템을 온 시킨 후 자체 스위칭 소자를 통해 방전회로로 고전압에서 낮은 전압까지 변동되는 전압을 일정한 출력 전압으로 상기 배터리를 방전하는 기술에 관한 것이다.

대기오염 문제가 점점 심각해 짐에 따라 전 세계는 이산화탄소 배출을 저감하기 위한 다양한 노력을 기울이고 있다. 특히 대기오염은 자동차를 통한 배기가스에 가장 큰 영향을 받게 되므로 자동차 업계에서는 이산화탄소 배출이 최소화될 수 있는 자동차 개발에 박차를 가하고 있다. 화석연료를 대체하는 유력한 대안으로서 배터리로 구동되는 전기자동차가 유력시되고 있다. 전기자동차는 배터리 충방전 시간을 해결하는 것이 가장 큰 문제로 대두되고 있지만, 동시에 자동차를 오랜 시간 구동할 수 있는 용량이 큰 배터리를 구비해야 하는 배터리 기술도 만만찮은 문제이다.

일단 전기자동차의 특성 상 자동차 내에 용량이 큰 배터리를 구비하는 것은 불가피한 선택이 될 것이다. 이 경우 자동차가 이상 상태 - 즉, 자동차 사고가 발생하는 경우 대용량 배터리로 인한 2차 감전 사고의 위험도 이전 화석연료를 사용하는 자동차와는 비교할 수 없을 정도로 커진다. 따라서, 이러한 잠재된 2차 감전 사고를 효과적으로 방지할 수 있는 기술이 필요하다.

또한, 별도의 방전장치의 경우 용량이 큰 자동차용 배터리를 방전시켜야 하므로 방전장치의 전원시스템 또한 수십 내지 수백 와트의 전원을 공급할 수 있는 정도의 중대용량 배터리 혹은 상용전원이 필요하다. 자동차의 사고 시 주로 전기자동차용 배터리가 방전되어야 하는 특성 상 상용전원 연결이 어려운 환경인 경우가 대부분이며 따라서 방전장치의 배터리 용량이 커야 한다면 방전장치의 무게와 규모도 상당히 클 수 밖에 없다.

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 전기자동차의 이상이 발생할 시 용량이 큰 배터리를 효과적으로 방전할 수 있는 방법과 장치를 제공하는데 있다.

위와 같은 과제를 해결하기 위한 전기자동차용 배터리 방전제어방법은, 전기자동차용 배터리가 시스템으로 공급하는 전원이 차단된 경우 상기 배터리를 관리하는 배터리 관리 시스템(BMS)과 통신을 확립하는 단계; 상기 배터리 관리 시스템이 방전할 것을 요청하는 출력재개신호를 상기 배터리 관리 시스템에 전송하는 단계; 상기 배터리를 방전하기 위하여 상기 배터리와 방전 회로를 연결하는 스위치를 온 시키는 단계; 및 상기 출력재개신호에 따라 전원 공급이 재개되는 경우 상기 배터리의 전압 레벨을 측정하여 상기 측정된 배터리의 전압 레벨이 기준전압보다 높으면 상기 배터리와 방전제어장치 간의 스위칭 소자가 감압 컨버터로 동작하도록 제어하고, 상기 측정된 배터리의 전압 레벨이 상기 기준전압보다 낮으면 상기 배터리와 상기 방전제어장치 간 스위칭 소자가 승압 컨버터로 동작하도록 제어하는 단계를 포함한다.

바람직하게, 상기 전기자동차용 배터리가 방전하는 전원이 차단되는 것은 상기 시스템이 이상을 감지하여 전원 공급이 차단되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 전기자동차용 배터리가 시스템을 공급하는 전원이 차단되면 상기 방전제어장치가 상기 전기자동차용 배터리와 전기적 연결을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 스위치 소자가 감압 컨버터 혹은 승압 컨버터로 동작하도록 제어한 결과 상기 배터리와 연결되는 상기 방전제어장치는 상기 기준전압을 공급받는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 스위치 소자가 감압 컨버터로 동작하는 도중 상기 전기자동차용 배터리로부터 더 이상 상기 기준전압을 생성하기 위한 전력이 공급되지 못하는 경우 이를 판단하여 상기 방전제어장치는 자체 구동 배터리 혹은 상용전원으로 구동되도록 절환되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

위와 같은 또 다른 과제를 해결하기 위하여 전기자동차용 배터리가 시스템으로 공급하는 전원이 차단된 경우 상기 배터리를 관리하는 배터리 관리 시스템(BMS)과 통신을 확립하는 통신부를 포함하고, 상기 통신부는 상기 배터리 관리 시스템으로 하여금 배터리가 전원 공급을 재개하도록 상기 배터리 관리 시스템에 출력재개신호를 전송하고; 상기 출력재개신호에 따라 출력 전원 공급이 재개되는 경우 상기 배터리의 전압 레벨을 측정하는 배터리 전압레벨 측정부; 및 상기 배터리를 방전하기 위하여 상기 배터리와 방전 회로를 연결하는 방전스위치를 제어하기 위한 제어부를 포함하되, 상기 제어부는 상기 전압레벨 측정부가 측정한 상기 배터리의 전압 레벨과 기준전압을 비교하고 상기 배터리의 전압 레벨이 상기 기준전압보다 높으면 상기 배터리와 방전제어장치 간의 스위칭 소자가 감압 컨버터로 동작하도록 제어하고, 상기 측정한 배터리의 전압 레벨이 상기 기준전압보다 낮으면 상기 스위칭 소자가 승압 컨버터로 동작하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 스위칭 소자는 제1 스위칭 소자를 포함하되, 상기 제 1 스위칭 소자의 컬렉터 혹은 역병렬 다이오드의 캐소드부는 상기 배터리의 양극(+)과 연결되고, 상기 스위칭 소자는 제 2 스위칭 소자를 포함하되, 상기 제2 스위칭 소자의 이미터 혹은 역병렬 다이오드의 애노드는 상기 배터리의 음극(+)과 연결되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 방전제어장치는 상기 배터리가 장착된 전기자동차 시스템과 별도로 구비된 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 제어부에 의해 상기 기준전압을 공급받아 상기 전기자동차용 배터리 방전제어장치를 구동하기 위한 전원으로 사용하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 제어부가 상기 스위치 소자를 제어하여 감압 컨버터로 동작하는 도중 상기 전기자동차용 배터리로부터 더 이상 상기 기준전압을 생성하기 위한 전력이 공급되지 못하는 경우 상기 제어부는 상기 방전제어장치가 자체 구동 배터리 혹은 상용전원으로 구동되도록 절환하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 전기배터리용 방전제어 방법 및 장치를 통해 전기자동차의 이상 발생 시 배터리의 출력이 차단되는 경우 다시금 통신을 확립하고 방전 회로를 연결하여 전기자동차용 배터리를 안전하고 효율적으로 방전할 수 있게 된다.

또한, 방전장치의 전원을 방전시키는 전기자동차의 배터리를 통해 공급받도록 함으로써, 방전장치의 별도 배터리를 최소화하여 전기자동차의 배터리 시스템과 별도로 구비되는 방전장치의 무게와 규모를 획기적으로 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차용 배터리 방전제어 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 승압 컨버터와 감압 컨버터로 절환되어 사용될 수 있는 회로를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 방전제어장치의 컨버터부(130)를 승압 컨버터 또는 감압 컨버터로 사용하는 범위를 그래프로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 방전제어장치(400)의 블럭도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 전기자동차용 배터리를 방전하기 위한 순서도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 장치 및 방법에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략될 것이다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 클라이언트나 운용자, 사용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

각 도면에서 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 지칭한다.

전기자동차가 화석 연료를 사용하는 자동차의 대안으로 부상하면서 이미 많은 상용화된 전기자동차가 시판되고 있다. 전기자동차는 기본적으로 대용량의 배터리를 장착하여 운행되기 때문에 전기자동차로 인한 사고 발생 시 대용량 배터리에 의한 인체 감전 등 2차 사고의 위험도 상당히 크다. 따라서, 전기자동차로 인한 사고 발생 시 전기자동차의 배터리를 신속하게 방전시킬 필요가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차용 배터리 방전제어 시스템을 나타내는 도면이다.

Vin(101)은 전기자동차 배터리 전압으로서 보통 피크 400V 전압이 사용되지만, 자동차 제조업체마다 조금씩 따를 수 있다. 전기자동차 배터리 전압은 전기자동차에 부설된 배터리 관리 시스템(BMS, 150)에 의한 출력스위치SW0(100)에 의해 전원 공급이 차단될 수 있다. 예를 들어 자동차의 사고 같은 비정상 상태를 감지하게 되면 BMS는 SW0를 오픈함으로써 대용량의 전기자동차 배터리에 의한 2차 사고를 미연에 방지하도록 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 방전제어장치는 SW0 이후의 회로로 구성될 수 있다. 즉, 역류를 방지하는 다이오드 D1(110), DC 링크 전압을 확립하는 입력 DC 링크 커패시터 C1 (120), 입력단 A-A'와 출력단 B-B' 사이에 입력되는 전압레벨을 측정하여 승압 컨버터 내지는 감압 컨버터로 동작하는 컨버터부(130) 및 출력 DC 링크 커패시터 C2 (140)로 구성된다.

입력단 A-A'에는 방전을 위한 방전회로가 연결되어 방전부하인 인덕터(170)와 방전저항(180)을 통해 신속하게 전기자동차용 배터리가 방전되도록 한다. 이때 방전제어장치 내의 제어부는 방전스위치인 SW_DB(160)를 제어하여 방전기제를 제어하게 된다.

자동차의 비정상 상태 감지에 따라 BMS가 SW0를 오픈하게 되면, 방전제어장치가 전기자동차의 배터리와 전기적으로 연결되면서 방전제어장치 내의 통신부는 BMS와 통신을 시도하여 통신채널을 확립한다. 전기자동차 배터리로부터 전원을 공급받기 전 통신 채널을 확립하기 위해서는 방전제어장치의 전원이 별도로 필요할 것이지만 통신 채널을 확립하기 위한 전원은 수 watt 정도만 필요하므로 자체 소형 배터리(미도시)를 통해 해결할 수 있을 것이다.

전기자동차의 BMS와 통신 채널이 확립되어 통신이 가능하게 되면 방전제어장치는 BMS 로 하여금 방전을 할 수 있도록 SW0를 다시 닫도록 요청한다. SW0가 닫히면 입력단 A-A'과 연결된 방전회로에 연결된다. 방전제어장치는 앞서 기술한 바와 같이 방전스위치 SW_DB(160)를 닫아서 방전부하인 인덕터(170) 및 방전저항(180)을 통해 방전이 시작되도록 한다. 이때 방전제어장치는 컨버터부(130)를 통해 방전제어장치가 이용할 수 있는 전원 Vref(111)을 전기자동차용 배터리로부터 공급받는다. 방전제어장치가 방전되는 전기자동차의 배터리로부터 전원을 공급받기 때문에 방전제어장치는 별도의 전원이 필요하지 않고 방전이 진행되는 동안 전기자동차 배터리의 전원을 사용하는 효율적인 운용을 기대할 수 있다.

컨버터부(130)는 상황에 따라 승압 컨버터(boost converter)와 감압 컨버터(buck converter) 양쪽으로 절환되어 사용할 수 있다. 도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 승압 컨버터와 감압 컨버터로 절환되어 사용될 수 있는 회로를 나타내는 도면이다.

본 발명에 따른 방전제어장치가 필요에 따라 컨버터부(130)를 승압 컨버터 혹은 감압 컨버터로 사용하여야 하는 이유에 대하여 도 3을 통해 설명하도록 한다. 도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 방전제어장치의 컨버터부(130)를 승압 컨버터 또는 감압 컨버터로 사용하는 범위를 그래프로 도시한 것이다.

도 1에서 전기자동차용 배터리의 전압 Vin(101)은 보통 피크 400V 라고 설명한 바 있다. 전기자동차용 배터리 전압 Vin(101)은 초기에 해당 전압을 방전제어장치의 전원으로 사용하기에는 무척 고전압이므로 컨버터부(130)를 감압 컨버터로 사용하여 낮춘 전압으로 방전제어장치의 전원으로 사용한다. 방전제어장치에 따라 사용전원은 다르겠지만, 방전제어장치 내의 아날로그부와 디지털부를 모두 사용하기 위해서는 보통 DC 12V로 낮춘 전압을 사용하여야 하는 것이 일반적이다. 따라서, 이 경우 컨버터부(130)의 출력 전압은 12V가 되도록 감압 컨버터로 구동한다. 시간이 지나면서 Vin은 방전에 의해 지속적으로 전압이 낮아진다. Vin > Vref 인 구간에서는 계속적으로 컨버터부(130)를 감압 컨버터로 구동한다. 방전제어장치는 지속적으로 Vin(101) 전압 레벨을 측정하는 것이 필요하다. Vin(101) 전압이 마침내 Vref 전압과 같아지는 시점 X1에서 컨버터부(130)는 이제 승압 컨버터로 작동하여야 한다. Vin은 이제 거의 방전을 마쳐 12V 이하 7V까지 떨어질 수 있으므로 이 때는 컨버터부(130)를 승압 컨버터로 동작시켜서 Vref = 12V가 유지되도록 한다.

중요한 것은 전기자동차 배터리는 보통 리튬-폴리머 배터리이므로 방전 시 컨버터부(130)를 통해 정전류 제어를 통해 방전을 하여야 한다는 것이다.

Vin(101) 전압이 7V 이하로 떨어지면 더 이상 컨버터부(130)를 승압 컨버터로 동작시켜 Vref 전압을 얻기 어려운 지점까지 도달하면 방전제어장치 동작 자체를 중지시켜도 상관없다. Vin(101) 전압이 충분히 낮아졌으므로 2차 감전 위험은 거의 사라졌다고 보아도 되기 때문이다. 만일 잔여전압을 마저 방전하고자 한다면, 컨버터부(130)의 스위칭을 단시간 동안만 더 지속하면 되므로, 방전제어장치는 별도의 배터리나 상용전원으로 절환하여 마지막 잔여 방전 작업을 진행할 수 있다. 여전히 이 때 사용되는 배터리의 에너지 양도 크지 않으므로 방전제어장치의 크기를 소규모로 유지할 수 있다.

도 2a를 살펴보면 컨버터부(130)가 4개의 액티브 스위치 201, 202, 203, 204로 구성된 것을 알 수 있다. 액티브 스위치는 고속 스위칭이 가능한 반도체 소자를 사용할 수 있다. 대표적으로 MOSFET, IGBT, 트랜지스터, GTO 등이 사용될 수 있으며, 용량과 속도에 따라 적절한 것을 선택하여 사용할 수 있다.

만일 방전제어장치가 컨버터부(130)를 승압 컨버터로 사용하고자 하는 경우 방전제어장치의 제어부에서는 스위칭 제어를 통해 SW1(201)을 온(ON) 상태로 유지하고 SW4(204)를 스위칭한다. 반대로 방전제어장치가 컨버터부(130)를 감압 컨버터로 사용하고자 하는 경우 방전제어장치의 제어부에서는 스위칭 제어를 통해 SW1(201)을 스위칭하면서 SW2(202)는 온(ON) 상태를 유지하도록 한다. 위와 같은 응용을 통해 4개의 액티브 스위치는 방전제어장치 필요에 따라 각각 승압 컨버터 및 감압 컨버터와 등가 회로를 만들 수 있게 된다.

도 2a를 통한 회로를 살펴보면, 컨버터부(130)가 승압 컨버터와 감압 컨버터로 사용될 때 SW1(210)과 SW4(204) 만을 스위칭하기 때문에 도 2a의 컨버터부에서 SW2와 SW3는 단순 다이오드로 대체하여도 컨버터부(130)는 동일한 기능을 수행할 수 있다. 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따라 도 2a에 따른 회로도에서 SW2와 SW3를 다이오드 D2(302), D3(303)로 대체한 간략화된 컨버터부를 도시한 회로도이다.

스위칭 소자에서 SW1의 컬렉터 혹은 SW1의 역병렬 다이오드의 캐소드부는 전기자동차 배터리의 양극(+)과 연결되고, SW4의 이미터 혹은 SW4의 역병렬 다이오드 애노드는 출력되는 전원 측의 DC 링크 음극(+)과 연결됨을 알 수 있다.

SW1의 이미터와 SW4의 컬렉터 간에는 리액터 L(220)이 위치한다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 방전제어장치(400)의 블럭도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 방전제어장치(400)는 전기자동차와 별도로 구비되는 시스템으로 구현될 수 있으며, 통신부(410), 전압레벨측정부(420), 제어부(430) 및 컨버터부(130)로 구성된다. 만일 전기자동차 내부에 DC 전원을 가변하여 DC 전원으로 바꿔주는 컨버터가 존재하는 경우 전기자동채 내의 컨버터를 사용하도록 상기 컨버터부(130)는 방전제어장치 내에 포함되지 않을 수 있다.

통신부(410)는 전기자동차용 배터리가 시스템으로 공급하는 전원이 사고 등의 이상 발생으로 차단되는 경우 방전을 위해 배터리를 관리하는 배터리 관리 시스템 BMS(150)와 통신 채널을 확립한다. 통신부(410)가 BMS와 통신 채널을 확립하면 방전을 위해 배터리와 방전회로가 연결되도록 출력재개신호를 BMS에 송출하게 된다.

BMS(150)는 출력재개신호에 의거하여 방전회로와 배터리가 연결되도록 전기 스위치를 온(ON) 상태로 절환하게 된다.

전압레벨측정부(420)는 전기자동차용 배터리의 전압 Vin(101)을 지속적으로 모니터링한다. 전압레벨측정부(420)에서 측정된 전압값을 방전제어장치의 공급전원인 기준전압(Vref)과의 비교를 통해 제어부(430)에서는 컨버터부(130)가 승압 컨버터로 동작할지 아니면 감압 컨버터로 동작할지를 결정한다.

제어부는 컨버터부(130)를 제어하여 전기자동차용 배터리로부터 방전제어장치(400) 스스로에 공급되는 전원이 기준전압인 Vref를 유지하도록 한다. 또한 제어부는 필요에 따라 전기자동차 배터리를 방전하기 위하여 상기 배터리와 방전 회로를 연결하도록 절환하는 방전스위치를 제어할 수 있다.

앞서도 기술한 바와 같이 컨버터부(130)는 도 2a 혹은 도 2b에 따른 회로로 구성될 수 있다. 컨버터부(130)는 제어부(430)에 의한 스위칭 제어로 구동되는데, 만일 컨버터부(130)가 이미 전기자동차 내에 구비되어 있는 경우 방전제어장치(400)는 별도의 컨버터부(130)를 구비할 필요없이 단순히 스위칭 신호 만을 제어부(430)가 제어할 수 있도록 연결되면 된다. 이 때 제어부(430)는 전기자동차의 컨버터를 직접 제어하는 스위칭 신호를 송출하게 된다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 전기자동차용 배터리를 방전하기 위한 순서도이다.

전기자동차의 시스템이 사고와 같은 이상을 감지하면 전기자동차의 배터리 관리 장치는 전기자동차의 배터리가 전기자동차 시스템에 전원을 공급하는 것을 차단한다(S501). 이제, 전기자동차의 배터리에 의한 2차 사고를 방지하기 위하여 방전제어장치(400)를 배터리와 전기적으로 연결하도록 한다(S503).

방전제어장치(400)는 배터리 관리 시스템과 통신 채널을 확립하고(S505) 통신 채널이 확립되면, 배터리가 다시 방전을 위해 전원을 공급할 수 있도록 배터리 관리 시스템에 출력재개신호를 전송한다(S507).

이제 배터리 관리 장치는 전기자동차의 배터리와 방전회로 간 전기적 연결이 이루어질 수 있도록 스위치를 온(ON)한다(S509). 필요에 따라 방전제어장치 내의 제어부(430) 역시 방전회로의 스위치를 온 시킬 수 있다.

방전제어장치(400)의 전압레벨측정부(420)는 방전 시 배터리 전압의 레벨을 지속적으로 측정한다(S511). 이 때 측정된 배터리 전압 레벨에 따라 방전제어장치의 전원 공급을 위한 기준전압 대비 측정된 배터리 전압이 높은 경우 방전제어장치(400)의 제어부(430)는 컨버터부(130)를 감압 컨버터로 스위칭 하고(S515), 반대로 측정된 배터리 전압 레벨이 기준전압 대비 낮은 같거나 낮은 경우 방전제어장치(400)의 제어부(430)는 컨버터부(130)를 승압 컨버터로 스위칭 제어(S517)하게 된다.

방전제어장치(400)는 측정된 전압이 상당한 정도로 낮아져 예를 들어 7V 이하가 된 경우, 사용자 선택에 따라 방전제어장치(400) 동작을 중단하거나 자체 배터리 혹은 상용전원을 연결하여 마저 배터리의 방전 동작을 속행할 수 있다.

이상의 본 발명의 일실시예에 따른 방전제어장치 및 방법에 대하여 설명하였다. 본 발명의 일실시예에 따른 방전제어장치는 기존 전기자동차용 배터리 방전제어장치에 비해 별도의 배터리가 필요하지 않다는 장점 때문에 크기를 크게 줄일 수 있다. 이러한 방전제어장치는 소형화, 경량화가 가능하여 전기자동차 사고 시 사고 현장에서 배터리 방전을 하기 위한 조치를 신속, 효율적으로 대처할 수 있도록 하는 장점이 있다.

이상에서와 같이 상세한 설명과 도면을 통해 본 발명의 실시예를 개시하였다. 용어들은 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이며, 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 명세서로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100; 스위치 SW0
130; 컨버터부
150; 배터리 관리 시스템(BMS)
180; 방전저항
201, 202, 203, 204; 액티브 스위치

Claims

전기자동차용 배터리가 시스템으로 공급하는 전원이 차단된 경우 상기 배터리를 관리하는 배터리 관리 시스템(BMS)과 통신을 확립하는 단계;
상기 배터리 관리 시스템으로 하여금 상기 배터리를 방전하기 위하여 상기 배터리와 방전 회로를 연결하는 스위치를 온 시키도록 출력재개신호를 상기 배터리 관리 시스템에 전송하는 단계; 및
상기 출력재개신호에 따라 상기 배터리로부터 방전이 시작되는 경우 상기 배터리의 전압 레벨을 측정하여 상기 측정된 배터리의 전압 레벨이 기준전압보다 높으면 상기 배터리와 방전제어장치 간의 스위칭 소자가 감압 컨버터로 동작하도록 제어하고, 상기 측정된 배터리의 전압 레벨이 상기 기준전압보다 낮으면 상기 배터리와 상기 방전제어장치 간 스위칭 소자가 승압 컨버터로 동작하도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 배터리 방전제어방법.
제1항에 있어서, 상기 배터리가 시스템으로 공급하는 전원이 차단되는 것은 상기 시스템이 이상을 감지한 경우 전원 공급이 차단되는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 배터리 방전제어방법.
제1항에 있어서, 상기 배터리가 시스템으로 공급하는 전원이 차단되면 상기 방전제어장치가 상기 배터리와 전기적 연결을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 배터리 방전제어방법.
제1항에 있어서, 상기 스위칭 소자가 감압 컨버터 혹은 승압 컨버터로 동작하도록 제어한 결과 상기 배터리와 연결되는 상기 방전제어장치를 구동하기 위한 상기 기준전압을 상기 배터리를 거쳐 상기 스위칭 소자를 통해 공급받는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 배터리 방전제어방법.
제4항에 있어서, 상기 스위칭 소자가 감압 컨버터로 동작하는 도중 상기 배터리로부터 더 이상 상기 기준전압을 생성하기 위한 전력이 공급되지 못하는 경우 이를 판단하여 상기 방전제어장치는 자체 구동 배터리 혹은 상용전원으로 구동되도록 절환되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 배터리 방전제어방법.
제1항에 있어서, 상기 방전 시 상기 배터리로부터 정전류가 출력되도록 상기 배터리와 방전제어장치 간의 스위칭 소자를 제어하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 배터리 방전제어방법.
전기자동차용 배터리가 시스템으로 공급하는 전원이 차단된 경우 상기 배터리를 관리하는 배터리 관리 시스템(BMS)과 통신을 확립하는 통신부를 포함하고, 상기 통신부는 상기 배터리 관리 시스템으로 하여금 상기 배터리가 전원 공급을 재개하도록 상기 배터리 관리 시스템에 출력재개신호를 전송하고;
상기 출력재개신호에 따라 전원 공급이 재개되는 경우 상기 배터리의 전압 레벨을 측정하는 배터리 전압레벨 측정부; 및
상기 전압레벨 측정부가 측정한 상기 배터리의 전압 레벨과 소정의 기준전압을 비교하고 상기 배터리의 전압 레벨이 상기 기준전압보다 높으면 상기 배터리와 방전제어장치 간의 스위칭 소자가 감압 컨버터로 동작하도록 제어하고, 상기 측정한 배터리의 전압 레벨이 상기 기준전압보다 낮으면 상기 스위칭 소자가 승압 컨버터로 동작하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 배터리 방전제어장치.
제7항에 있어서, 상기 스위칭 소자는 제1 스위칭 소자를 포함하되, 상기 제 1 스위칭 소자의 컬렉터 혹은 역병렬 다이오드의 캐소드부는 상기 배터리의 양극(+)과 연결되고,
상기 스위칭 소자는 제 2 스위칭 소자를 포함하되, 상기 제2 스위칭 소자의 이미터 혹은 역병렬 다이오드의 애노드는 상기 출력 전원 측의 DC 링크 음극(+)과 연결되는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 배터리 방전제어장치.
제8항에 있어서, 상기 제1 스위칭 소자의 이미터 혹은 역병렬 다이오드의 애노드와 상기 제2 스위칭 소자의 컬렉터 혹은 역병렬 다이오드의 캐소드 간에 리액터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 배터리 방전제어장치.
제7항에 있어서, 상기 제어부에 의해 상기 기준전압을 공급받아 상기 방전제어장치는 상기 방전제어장치를 구동하기 위한 전원으로 사용하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 배터리 방전제어장치.
제10항에 있어서, 상기 제어부가 상기 스위칭 소자를 제어하여 감압 컨버터로 동작하는 도중 상기 배터리로부터 더 이상 상기 기준전압을 생성하기 위한 전력이 공급되지 못하는 경우 상기 제어부는 상기 방전제어장치가 자체 구동 배터리 혹은 상용전원으로 구동되도록 절환하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 배터리 방전제어장치.
제7항에 있어서, 상기 제어부는 상기 배터리를 방전하기 위하여 상기 배터리와 방전 회로를 연결하는 방전스위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 배터리 방전제어장치.