KR20190032827A

KR20190032827A - 스위칭장치 및 배터리관리시스템

Info

Publication number: KR20190032827A
Application number: KR1020170121152A
Authority: KR
Inventors: 정성혁; 조신
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2017-09-20
Filing date: 2017-09-20
Publication date: 2019-03-28
Also published as: KR102399471B1

Abstract

스위칭장치는 제1 노드와 제2 노드 사이에 접속되고, 스위치를 포함하는 스위칭모듈과, 제2 노드와 제3 노드 사이에 접속되는 인덕터와, 제2 노드와 제4 노드 사이에 접속되는 리셋회로부를 포함한다.
스위치가 턴온되는 제1 구간과 스위치가 턴오프되는 제2 구간으로 구분될 수 있다.
제1 구간 동안 스위치가 턴온되어 인덕터의 전류가 증가될 수 있다. 제2 구간 동안 스위치가 턴오프되고 인덕터의 전류가 리셋회로부에 의해 리셋될 수 있다.

Description

스위칭장치 및 배터리관리시스템{Pre-charge switching device and battery management system}

실시예는 스위칭장치 및 배터리관리시스템에 관한 것이다.

제품군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle), 하이브리드차량(HV, Hybrid Vehicle) 또는 가정용 또는 산업용으로 이용되는 중대형 배터리를 이용하는 에너지 저장 시스템(Energy Storage System; ESS)이나 무정전 전원 공급 장치(Uninterruptible Power Supply; UPS) 시스템 등에 보편적으로 응용되고 있다.

이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.

전기적 구동원이나 산업용에는 안정적인 충전을 관리하기 위해 배터리관리시스템(Battery Management System; BMS)이 구비된다.

배터리관리시스템은 초기 충방전 시에 전압이 과도하게 저하된 배터리에 통상적인 충전 전류를 유입하게 되면 이상 발열되어 스파크가 발생하고 릴레이장치의 스위치가 소손될 우려가 있기 때문에 배터리에 부하가 접속되면 먼저 배터리 전압이 어느 정도 상승할 때까지 프리차지릴레이가 구동되어 유입되는 전류값을 낮추어 주는 것이 중요하다.

종래의 프리차지릴레이는 기계식으로 조립되었다.

따라서, 종래의 프리차지릴레이는 비정상적으로 많은 전류가 흐르는 경우, 열이 발생되고 이러한 열에 의해 프리차지릴레이가 파손되는 문제가 있다.

또한, 종래의 프리차지릴레이는 각 구성품의 부피가 크고 무거운 문제가 있다.

종래의 프리차지릴레이는 프리차지릴레이에 포함되는 구성품들을 일일이 접속해야 하므로, 조립 시간이 증가되는 문제가 있다.

실시예는 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

실시예의 다른 목적은 부품 파손이 없는 스위칭장치 및 배터리관리시스템을 제공한다.

실시예의 또 다른 목적은 가볍고 부피가 감소된 스위칭장치 및 배터리관리시스템을 제공한다.

실시예의 또 다른 목적은 조립이 용이한 스위칭장치 및 배터리관리시스템을 제공한다.

상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 실시예의 일 측면에 따르면, 스위칭장치는, 제1 노드와 제2 노드 사이에 접속되고, 스위치를 포함하는 스위칭모듈; 상기 제2 노드와 제3 노드 사이에 접속되는 인덕터; 및 상기 제2 노드와 제4 노드 사이에 접속되는 리셋회로부를 포함한다. 상기 스위치가 턴온되는 제1 구간과 스위치가 턴오프되는 제2 구간으로 구분될 수 있다. 상기 제1 구간 동안 상기 스위치가 턴온되어 상기 인덕터의 전류가 증가될 수 있다. 상기 제2 구간 동안 상기 스위치가 턴오프되고 상기 인덕터의 전류가 상기 리셋회로부에 의해 리셋될 수 있다.

실시예의 일 측면에 따르면, 배터리관리시스템은, 부하에 접속되어 상기 부하를 충전시키는 배터리; 상기 배터리와 상기 부하 사이에 접속되는 스위칭장치; 상기 배터리와 상기 부하 사이에서 상기 스위칭장치와 병렬로 접속되는 릴레이장치; 및 상기 스위칭장치 및 상기 릴레이장치를 제1 및 제2 구동구간에 따라 선택적으로 구동되도록 제어하는 제어부를 포함한다. 상기 제1 구동구간 동안 상기 스위칭장치는 상기 부하를 프리차지시키기 위해 제1 구간과 제2 구간을 주기로 하여 반복적으로 스위칭될 수 있다.

실시예에 따른 스위칭장치 및 배터리관리시스템의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 종래의 기계식스위치를 전자식스위치로 변경하여, 가볍고 부피가 줄어들 수 있다.

실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 전자식스위치를 포함한 모듈로 구성되어 조립이 용이하다.

실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 주기적으로 인덕터에 의해 증가된 전류를 리셋시켜 줌으로써, 전류의 누적으로 인한 인덕터나 스위칭모듈의 파손을 방지할 수 있다.

실시예의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 실시예의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 바람직한 실시예와 같은 특정 실시예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 실시예에 따른 배터리관리시스템을 도시한다.
도 2는 도 1의 스위칭장치를 상세히 도시한 회로도이다.
도 3은 도 1의 스위칭장치에서 스위치가 턴온될 때의 전류흐름을 도시한다.
도 4는 도 1의 스위칭장치에서 스위치가 턴오프될 때의 전류흐름을 도시한다.
도 5는 도 1의 스위칭장치와 관련된 파형을 도시한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 실시예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

실시예의 스위칭장치는 배터리관리시스템에 포함될 수 있다.

실시예의 배터리관리시스템은 배터리의 전원이 이용되는 부하에 채택될 수 있다. 여기서, 부하로는 예컨대, 휴대용 기기일 수 있다. 부하로는 예컨대, 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV), 하이브리드차량(HV) 등이 있을 수 있다. 부하로는 예컨대 가정용 또는 산업용으로 이용되는 에너지 저장 시스템(ESS)이나 무정전 전원 공급 장치(UPS) 시스템 등이 있을 수 있다. 이 이외에 다양한 부하에 실시예의 배터리관리시스템이 채택될 수 있다.

도 1은 실시예에 따른 배터리관리시스템을 도시한다.

도 1을 참조하면, 실시예에 따른 배터리관리시스템(10)은 부하(20)에 접속되어, 부하(20)를 구동시키거나 부하(20)에 전원을 저장할 수 있다.

예컨대, 부하(20)가 전기차량이나 하이브리드차량일 수 있다. 이러한 경우, 해당 차량은 부하측 커패시터(22), 인버터(24) 및 모터(26)를 포함할 수 있다. 해당 차량은 이들 구성 요소보다 적거나 더 많은 구성 요소를 포함할 수도 있다.

인버터(24)는 배터리관리시스템(10)으로부터 공급된 전원을 바탕으로 모터(26)를 구동하기 위한 구동신호를 생성할 수 있다.

모터(26)는 인버터(24)로부터의 구동신호에 의해 구동되어 바퀴를 회전시켜 전기차량이나 하이브리드차량를 이동시킬 수 있다.

배터리관리시스템(10)은 배터리(11), 스위칭장치(13), 릴레이장치(15) 및 제어부(17)를 포함할 수 있다.

스위칭장치(13)는 프리차지에 특정하지 않을 수도 있어, 스위칭장치(13)로 명명될 수도 있다.

배터리(11)는 부하에 접속되어 부하를 충전시킬 수 있다. 배터리(11)는 충전과 방전이 가능한 이차전지일 수 있다. 배터리(11)는 니켈카드늄(N-Cd)배터리, 니켈수소(Ni-MH)배터리, 리튬이온(Lithium-ion)배터리, 리튬폴리머(Li-Polymer)배터리, 리튬인산철(Li-Fe)배터리 등을 포함할 수 있다.

스위칭장치(13)는 배터리(11)와 부하 사이에 접속될 수 있다. 릴레이장치(15)는 배터리(11)와 부하 사이에 접속되고 스위칭장치(13)와 병렬로 접속될 수 있다.

제어부(17)는 스위칭장치(13)나 릴레이장치(15)의 구동을 제어할 수 있다. 예컨대, 제어부(17)는 제1 구동구간과 제2 구동구간으로 구분하여 제1 구동구간 동안에는 스위칭장치(13)를 구동시키고, 제2 구동구간 동안에는 릴레이장치(15)를 구동시킬 수 있다. 제2 구동구간은 제1 구동구간보다 짧은 구간일 수 있다.

차량의 시동이 켜지는 경우, 차량의 중앙처리부에서 이러한 차량의 시동 켜짐 요청을 인지할 수 있다. 중앙처리부는 배터리관리시스템(10)을 제어하여 차량의 시동이 켜지도록 할 수 있다. 구체적으로, 배터리관리시스템(10)의 제어부(17)는 중앙처리부로부터의 제어신호에 응답하여 기 설정된 제1 구동구간과 제2 구동구간에 따라 스위칭장치(13) 및 릴레이장치(15)를 구동시킬 수 있다.

제1 구동구간은 부하(20)의 부하측 커패시터(22)의 용량을 고려하여 설정될 수 있다.

제1 구동구간과 제2 구동구간을 합쳐 전체 구간이라고 한다. 이때, 전체 구간은 운전자로부터 차량 시동 요청이 인지되는 시점부터 운전자로부터 차량 시동 꺼짐 요청이 인지되는 시점까지의 구간일 수 있다. 따라서, 전체 구간은 운전자의 차량 운행 시간에 따라 달라질 수 있고, 이에 따라 제2 구동구간도 달라질 수 있다. 부하측 커패시터(22)의 용량이 고정되어 있는 경우, 제1 구동구간 또한 고정될 수 있다.

제1 구동구간은 릴레이장치(15)가 구동되더라도 릴레이장치(15)가 소손되지 않도록 부하측 커패시터(22)에 기준치 이상의 전원이 충전되는데 소요되는 시간으로 설정될 수 있다. 제1 구동구간은 부하측 커패시터(22)의 용량이나 배터리(11)의 용량에 따라 달라질 수 이다.

릴레이장치(15)는 제2 구동구간 동안 턴온되어 부하(20)에 전원을 공급하도록 할 수 있다.

스위칭장치(13)는 제2 구동구간 이전, 즉 릴레이장치(15)가 턴온되기 이전에 부하측 커패시터(22)가 프리차지되도록 구동될 수 있다.

실시예의 스위칭장치(13)는 전자식 부품으로 구성될 수 있다. 즉, 스위칭장치(13)는 다수의 전자식 부품이 회로적으로 결선된 모듈로 구성될 수 있다.

도 2는 도 1의 스위칭장치를 상세히 도시한 회로도이다.

도 2를 참조하면, 스위칭장치(13)는 스위칭모듈(110), 인덕터(120), 다이오드(130), 커패시터(140) 및 저항기(150)를 포함할 수 있다.

스위칭모듈(110)은 스위치(112)와 역병렬다이오드(114)를 포함할 수 있다. 다이오드(130)은 제1 다이오드로 명명되고, 역병렬다이오드(114)는 제2 다이오드로 명명될 수 있다.

역병렬다이오드(114)는 스위치(112)의 턴오프 시에 배터리(11)의 전원이 인덕터(120)로 공급되지 않도록 할 수 있다. 역병렬다이오드(114)는 스위치(112)와 병렬로 접속될 수 있다. 즉, 역병렬다이오드(114)의 제1 측은 스위치(112)의 입력단에 접속되고, 역병렬다이오드(114)의 제2 측은 스위치(112)의 출력단에 접속될 수 있다. 스위치(112)의 입력단은 제1 노드(n1)에 접속되고, 스위치(112)의 출력단은 제2 노드(n2)에 접속될 수 있다. 따라서, 제1 노드(n1)와 제2 노드(n2) 사이에 스위치(112)와 역병렬다이오드(114)가 병렬로 접속될 수 있다. 제1 노드(n1)는 배터리(11)가 접속될 수 있다.

스위치(112)는 예컨대, MOS FET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect transistor)반도체소자를 포함할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.

스위치(112)의 턴온구간은 예컨대, 대략 5ms일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 따라서, 스위치(112)는 제어부(17)의 제어 하에 주기적으로 턴온/턴오프될 수 있다.

인덕터(120)는 제2 노드(n2)와 제3 노드(n3) 사이에 접속될 수 있다. 제3 노드(n3)에는 부하측 커패시터(22)가 접속될 수 있다. 인덕터(120)는 스위치(112)가 턴온되어 배터리(11)의 전원이 부하측 커패시터(22)에 프리차지될 때, 급격하게 전류가 증가되는 것을 제한하여 줄 수 있다.

커패시터(140)는 제2 노드(n2)와 제4 노드(n4) 사이에 접속될 수 있다. 아울러, 저항기(150)는 제2 노드(n2)와 제4 노드(n4) 사이에 접속될 수 있다. 다시 말해, 커패시터(140)와 저항기(150) 모두 인덕터(120)와 병렬로 접속될 수 있다.

커패시터(140)와 저항기(150)는 리셋회로부(135)일 수 있다. 리셋회로부(135)는 스위치(112)의 턴온 구간(제1 구간) 동안 인덕터(120)를 통해 증가되는 전류가 리셋(reset)되도록 방전 구동될 수 있다. 만일 이러한 리셋회로부(135)가 구비되지 않는 경우, 스위치(112)의 턴온 구간마다 인덕터(120)의 전류(I(L))가 누적되어 이러한 누적된 전류에 의해 인덕터(120)나 스위칭모듈(110)이 파손될 수 있다. 따라서, 주기적으로, 구체적으로 스위치(112)의 턴오프 구간(제2 구간)마다 인덕터(120)의 전류(I(L))가 리셋될 수 있다. 여기서, 전류의 리셋은 전류가 0이나 0 근접값으로 감소됨을 의미할 수 있다.

이와 같이 인덕터(120)의 전류가 리셋된 후, 다시 다음 주기의 제1 구간 동안 스위치(112)가 턴온되어 인덕터(120)의 전류가 선형적으로 증가되고, 제2 구간 동안 인덕터(120)의 전류가 리셋될 수 있다. 따라서, 인덕터(120)의 전류는 주기적으로 리셋되므로, 인덕터(120)에 흐르는 전류가 누적되지 않게 되어 인덕터(120)나 스위칭모듈(110)의 파손이 방지될 수 있다.

다이오드(130)는 제3 노드(n3)와 제4 노드(n4) 사이에 접속될 수 있다. 이러한 경우, 다이오드(130)의 아노드단자가 제3 노드(n3)에 접속되고 다이오드(130)의 캐소드단자가 제4 노드(n4)에 접속될 수 있다. 따라서, 전류가 제3 노드(n3)에서 제4 노드(n4)로 흐르지만, 제4 노드(n4)에서 제3 노드(n3)로 흐르지 않게 된다. 따라서, 인덕터(120)의 전류(I(L))가 커패시터(140)로 흐르지만, 나중에 설명하겠지만 방전시 전류가 커패시터(140)에서 저항기(150)로만 흐르고 커패시터(140)에서 인덕터(120)로는 흐르지 않게 된다.

다이오드(130)는 스위치(112)의 턴온 구간 동안 인덕터(120)를 통해 증가되는 전류가 리셋회로부(135)에서 리셋되도록 해당 전류를 리셋회로부(135)로 공급되도록 하는 리셋바이패스부일 수 있다.

리셋바이패스부는 제1 구간 동안에는 동작되지 않다가 제2 구간이 시작되는 경우 동작되어 인덕터(120)를 흐르는 전류가 리셋회로부(135)로 공급되도록 할 수 있다.

한편, 제2 노드(n2)에는 스위칭모듈(110), 인덕터(120), 커패시터(140) 및 저항기(150)가 공통으로 접속될 수 있다. 제3 노드(n3)에는 인덕터(120), 다이오드(130) 및 부하측 커패시터(22)가 공통으로 접속될 수 있다.

제1 노드(n1) 및 제3 노드(n3)는 커넥터일 수 있다. 따라서, 제1 노드(n1)의 커넥터에 의해 배터리(11)와 스위칭장치(13)가 전기적으로 접속 또는 차단되거나 물리적으로 체결 또는 탈착될 수 있다. 제3 노드(n3)의 커넥터에 의해 부하(20)(또는 부하측 커패시터(22))와 스위칭장치(13)가 전기적으로 접속 또는 차단되거나 물리적으로 체결 또는 탈착될 수 있다.

도 3은 도 1의 스위칭장치에서 스위치(112)가 턴온될 때의 전류흐름을 도시하고, 도 4는 도 1의 스위칭장치에서 스위치(112)가 턴오프될 때의 전류흐름을 도시하며, 도 5는 도 1의 스위칭장치와 관련된 파형을 도시한다.

도 3 및 도 5를 참조하면, 제1 구간(S1) 동안 제어부(17)의 제어 하에 스위치(112)가 턴온될 수 있다. 스위치(112)가 턴온되는 경우, 배터리(11)와 부하측 커패시터(22) 사이에 전기적으로 도통되므로, 배터리(11)의 전원이 부하측 커패시터(22)로 프리차지될 수 있다.

구체적으로, 배터리(11)의 전원에 의해 인덕터(120)에 전류(I(L))가 흐르게 된다. 인덕터(120)에 흐르는 전류(I(L), 이하, 인덕터(120)의 전류라 함)는 서서히 증가될 수 있다. 예컨대, 인덕터(120)의 전류(I(L))는 선형적으로 증가될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.

이와 같이, 인덕터(120)에 전류(I(L))가 증가되는 경우, 그 증가된 전류(I(L))가 그대로 부하측 커패시터(22)로 공급되게 되어, 부하측 커패시터(22)에 흐르는 전류(I(Cdclink), 이하 부하측 커패시터(22)의 전류라 함) 또한 증가될 수 있다. 즉, 부하측 커패시터(22)의 전류(I(Cdclink))는 인덕터(120)의 전류(I(L))와 동일할 수 있다.

배터리(11)의 전원이 부하측 커패시터(22)로 공급되므로, 제2 노드(n2)는 정극성(+)이 되고 제3 노드(n3)는 부극성(-)이 될 수 있다. 즉, 인덕터(120)의 제2 노드(n2)의 전압이 제3 노드(n3)의 전압보다 높다. 아울러, 배터리(11)의 전원은 커패시터(140)에 충전될 수 있다. 하지만, 커패시터(140)에 충전되는 전원은 리셋회로부(135)에 의해 방전될 수 있다. 즉, 제1 구간(S1) 동안 인덕터(120)의 전류(I(L))가 증가되는 한편, 커패시터(140)와 저항기(150)로 이루어진 리셋회로부(135)가 구동되어 리셋회로부(135)터로 공급되는 배터리(11)의 전원이 방전될 수 있다.

커패시터(140)의 용량이 클수록 커패시터(140)의 양단에 걸리는 전압, 즉 커패시터(140)의 전압(Vds)이 감소될 수 있다. 따라서, 커패시터(140)의 용량은 클수록 좋다. 예컨대, 커패시터(140)의 용량은 수십 내지 수백nF일 수 있다.

리셋회로부(135)터의 구동에 의해 커패시터(140)와 저항기(150)에 의한 전류순환통로에 의해 방전될 수 있다. 이때, 커패시터(140)에서 제공되는 전류는 다이오드(130)에 의해 인덕터(120)로 흐르지 않게 된다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 제2 구간(S2) 동안 제어부(17)의 제어 하에 스위치(112)가 턴오프될 수 있다. 스위치(112)가 턴오프되는 경우, 배터리(11)와 부하측 커패시터(22) 사이에 전기적으로 차단되므로, 배터리(11)의 전원이 부하측 커패시터(22)로 공급되지 않는다.

스위치(112)가 턴오프되므로, 배터리(11)의 전원에 의해 인덕터(120)에 전류(I(L))가 흐리지 않게 된다. 대신, 제1 구간(S1) 동안 인덕터(120)에서 증가된 전류(I(L))는 다이오드(130)를 통해 리셋회로부(135)로 공급되어 리셋회로부(135)에서 방전될 수 있다. 리셋회로부(135)의 방전에 의해 인덕터(120)의 전류(I(L))는 서서히 감소될 수 있다. 예컨대, 인덕터(120)의 전류(I(L))는 선형적으로 감소될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.

구체적으로, 스위치(112)가 턴오프되는 경우, 인덕터(120)와 커패시터(140)에 의한 전류순환통로에 의해 방전될 수 있다. 아울러, 커패시터(140)와 저항기(150)에 의한 전류순환통로에 추가적으로 방전될 수 있다. 따라서, 인덕터(120)의 전류(I(L))는 0이 되도록 리셋될 수 있다. 이러한 경우, 다이오드(130)의 전류(I(Dclamp), 이하, 다이오드(130)의 전류라 함)는 인덕터(120)의 전류(I(L))와 동일하므로, 다이오드(130)의 전류(I(Dclamp)) 또한 인덕터(120)의 전류(I(L))와 동일하게 선형적으로 감소될 수 있다.

도 5a에 도시한 바와 같이, 배터리(11)의 전원(V1)은 고압인데 반해, 부하(20), 즉 인버터(24)는 비교적 낮은 저압(V2)으로 출력될 수 있다. 즉, 인버터(24)은 배터리(11)의 전원(V1)보다 낮은 전압(V2)으로 출력될 수 있다. 배터리(11)과 인버터(24) 모두 직류전압(V1, V2)을 가질 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.

도 5b에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 구간(S2)을 한 주기로 하여 주기적으로 스위치(112)가 턴온 및 턴오프됨에 따라, 각 구성 요소에 흐르는 전류가 달라진다.

예컨대, 부하측 커패시터(22)의 전류(I(Cdclink))는 제1 구간(S1) 동안에는 배터리(11)의 전원 공급에 의해 선형적으로 증가되지만, 제2 구간(S2) 동안에는 배터리(11)의 전원이 공급되지 않아 0A를 가질 수 있다.

예컨대, 제1 구간(S1) 동안에는 배터리(11)의 다이오드(130)의 캐소드단자, 즉 제4 노드(n4)의 전압이 다이오드(130)의 캐소드단자, 즉 제3 노드(n3)의 전압보다 높은 전위를 가지므로, 다이오드(130)의 전류(I(Dclamp))는 0A를 가질 수 있다. 제2 구간(S2) 동안에는 제3 노드(n3)가 제4 노드(n4)의 전압보다 높은 전위를 가지고 이에 따라 인덕터(120)의 전류(I(L))가 다이오드(130)를 통해 방전회로에 의해 방전될 수 있다. 따라서, 이때의 인덕터(120)의 전류(I(L))는 선형적으로 감소될 수 있다.

이로부터, 인덕터(120)의 전류(I(L))는 제1 구간(S1) 동안에는 부하측 커패시터(22)의 전류(I(Cdclink))와 동일하고, 제2 구간(S2) 동안에는 다이오드(130)의 전류(I(Dclamp))와 동일할 수 있다.

저항기(150)에 흐르는 전류, 즉 저항기(150)의 전류(I(Rclamp))는 직류전류를 가질 수 있다.

도 5c는 제1 및 제2 구간(S1, S2) 각각에서의 인덕터(120)의 양단에 걸리는 전압(V(L), 이하, 인덕터(120)의 전압이라 함)을 보여준다. 제1 구간(S1) 동안에는 인덕터(120)의 전압(V(L))은 정극성(+)의 전압을 갖는데 반해, 제2 구간(S2) 동안에는 인덕터(120)의 전압(V(L))은 부극성(-)의 전압을 가질 수 있다.

도 5d는 제어부(17)에 의해 스위치(112)에 공급되는 펄스 제어신호를 보여준다. 제1 구간(S1) 동안에는 하이 레벨의 펄스 제어신호가 스위치(112)에 공급되어, 스위치(112)가 턴온될 수 있다. 제2 구간(S2) 동안에는 로우 레벨의 펄스 제어신호가 스위치(112)에 공급되고, 스위치(112)가 턴오프될 수 있다.

상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 실시예의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 실시예의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 실시예의 범위에 포함된다.

10: 배터리관리시스템
11: 배터리
13: 스위칭장치
15: 릴레이장치
17: 제어부
20: 부하
22: 부하측 커패시터
24: 인버터
26: 모터
110: 스위칭모듈
112: 스위치
114: 역병렬다이오드
120: 인덕터
130: 다이오드
135: 리셋회로부
140: 커패시터
150: 저항기
n1, n2, n3, n4: 노드

Claims

제1 노드와 제2 노드 사이에 접속되고, 스위치를 포함하는 스위칭모듈;
상기 제2 노드와 제3 노드 사이에 접속되는 인덕터; 및
상기 제2 노드와 제4 노드 사이에 접속되는 리셋회로부를 포함하고,
상기 스위치가 턴온되는 제1 구간과 스위치가 턴오프되는 제2 구간으로 구분되고,
상기 제1 구간 동안 상기 스위치가 턴온되어 상기 인덕터의 전류가 증가되고,
상기 제2 구간 동안 상기 스위치가 턴오프되고 상기 인덕터의 전류가 상기 리셋회로부에 의해 리셋되는 스위칭장치.
제1항에 있어서,
상기 제3 노드와 상기 제4 노드 사이에 배치되어 상기 제2 구간 동안 상기 증가된 전류를 상기 리셋회로부로 바이패스시키는 리셋바이패스부를 더 포함하는 스위칭장치.
제2항에 있어서,
제1항에 있어서,
상기 리셋바이패스부는 아노드단자가 상기 제3 노드에 접속되고 캐소드단자가 상기 제4 노드에 접속되는 다이오드를 포함하는 스위칭장치.
제2항에 있어서,
상기 리셋회로부는,
상기 제2 노드와 상기 제4 노드 사이에 접속되는 커패시터; 및
상기 커패시터와 병렬로 접속되는 저항기를 포함하는 스위칭장치.
제1항에 있어서,
상기 스위치는 MOS FET 반도체소자인 스위칭장치.
부하에 접속되어 상기 부하를 충전시키는 배터리;
상기 배터리와 상기 부하 사이에 접속되는 스위칭장치; 및
상기 배터리와 상기 부하 사이에서 상기 스위칭장치와 병렬로 접속되는 릴레이장치; 및
상기 스위칭장치 및 상기 릴레이장치를 제1 및 제2 구동구간에 따라 선택적으로 구동되도록 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 제1 구동구간 동안 상기 스위칭장치는 상기 부하를 프리차지시키기 위해 제1 구간과 제2 구간을 주기로 하여 반복적으로 스위칭되는 배터리관리시스템.
제6항에 있어서,
상기 스위칭장치는,
제1 노드와 제2 노드 사이에 접속되고, 스위치를 포함하는 스위칭모듈;
상기 제2 노드와 제3 노드 사이에 접속되는 인덕터; 및
상기 제2 노드와 제4 노드 사이에 접속되는 리셋회로부를 포함하고,
상기 제1 구간 동안 상기 스위치가 턴온되어 상기 인덕터의 전류가 증가되고,
상기 제2 구간 동안 상기 스위치가 턴오프되고 상기 인덕터의 전류가 상기 리셋회로부에 의해 리셋되는 스위칭장치.