KR20190113220A - 배터리 밸런싱 회로를 이용한 ev 파워 시스템 - Google Patents

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Abstract

배터리 밸런싱 회로를 이용한 EV 파워 시스템 및 그 동작 방법이 제시된다. 본 발명에서 제안하는 배터리 밸런싱 회로를 이용한 EV 파워 시스템은 배터리부의 고전압 배터리에서 생성된 전력을 모터에 공급하는 HDC(High DC-DC Converter) 및 배터리부를 포함하고, 상기 배터리부는, 모터를 구동시키기 위한 전력을 생성하는 고전압 배터리, 전장 부하에 전원을 공급하기 위한 저전압 배터리, 고전압 배터리의 배터리 관리 시스템(Battery Management System; BMS)을 위한 제1 밸런싱 회로 및 저전압 배터리의 배터리 관리 시스템(Battery Management System; BMS)을 위한 제2 밸런싱 회로를 포함하고, 제1 밸런싱 회로 및 제2 밸런싱 회로를 통해 고전압 배터리와 저전압 배터리의 SOC(State of Charge)를 밸런싱한다.

Description

배터리 밸런싱 회로를 이용한 EV 파워 시스템{Electric Vehicle Power System Using Battery Balancing Circuits}
본 발명은 배터리 밸런싱 회로를 이용한 EV 파워 시스템 및 그 동작 방법에 관한 것이다.
현재 전 세계적으로 자동차 시장의 판도가 바뀌고 있으며, 많은 자동차 회사들이 전기자동차를 비롯하여 하이브리드 자동차, 수소 자동차 등 미래 자동차의 연구에 적극 투자하고 있다. 하이브리드 및 전기 자동차에서는 높은 고전압 배터리를 공급원으로 하여 차량 내 전장 부하에 전원을 공급하기 위하여 LDC(Low DC-DC Converter)를 필요로 한다. 하이브리드 및 전기 자동차의 가격 경쟁력 향상이 요구되고 있어 LDC의 가격 경쟁력 향상 또한 요구되고 있다. 이러한 이유로 LDC에 대한 비용 효율(Cost-effective)을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 기존의 EV(Electric Vehicle) 전력 시스템(Power System)은 배터리 충전기(Battery Charger)를 통해 높은 고전압 배터리를 충전을 한 후, 충전된 배터리를 공급원으로 하여 LDC를 통해 전장 부하에 전원을 공급한다. 하지만 전장 부하의 전원 공급을 위해 필요한 LDC로 인해 가격이 증가하는 단점이 있다. 본 발명에서는 LDC 없이 전장 부하에 전원이 공급 가능하게 하며, LDC를 제거함으로써 하이브리드 및 전기 자동차의 가격 경쟁력을 향상시킬 수 있는 발명을 제안한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래기술에 따른 EV 전력 시스템의 단점인 LDC로 인한 가격 문제를 해결하기 위하여 LDC를 제거한 전기자동차 전력 시스템 및 그 제어방법을 제공하는데 있다. 다시 말해, LDC를 제거함으로써 LDC를 구성하기 위한 소자들의 가격을 없앰으로써 가격을 낮추기 위한 시스템을 제안한다.
일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 배터리 밸런싱 회로를 이용한 EV 파워 시스템은 배터리부의 고전압 배터리에서 생성된 전력을 모터에 공급하는 HDC(High DC-DC Converter) 및 배터리부를 포함하고, 상기 배터리부는, 모터를 구동시키기 위한 전력을 생성하는 고전압 배터리, 전장 부하에 전원을 공급하기 위한 저전압 배터리, 고전압 배터리의 배터리 관리 시스템(Battery Management System; BMS)을 위한 제1 밸런싱 회로 및 저전압 배터리의 배터리 관리 시스템(Battery Management System; BMS)을 위한 제2 밸런싱 회로를 포함하고, 제1 밸런싱 회로 및 제2 밸런싱 회로를 통해 고전압 배터리와 저전압 배터리의 SOC(State of Charge)를 밸런싱한다.
배터리부는, 배터리 충전 모드에서 배터리 충전기로부터 고전압 배터리 및 저전압 배터리를 동시에 충전한다.
배터리 충전 모드에서 저전압 배터리의 SOC가 낮아질 경우 제1 밸런싱 회로 및 제2 밸런싱 회로를 통해 고전압 배터리로부터 SOC를 밸런싱한다.
배터리부는, 모터 드라이빙 모드에서 고전압 배터리를 통해 HDC를 거쳐 전력을 모터에 공급하고, 저전압 배터리는 전장 부하에 필요한 전압을 바로 공급한다.
모터 드라이빙 모드에서 저전압 배터리의 SOC가 낮아질 경우 제1 밸런싱 회로 및 제2 밸런싱 회로를 통해 고전압 배터리로부터 SOC를 밸런싱한다.
또 다른 일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 배터리 밸런싱 회로를 이용한 EV 파워 시스템의 동작 방법은 고전압 배터리를 통해 모터를 구동시키기 위한 전력을 생성하고, 저전압 배터리를 통해 전장 부하를 구동시키기 위한 전력을 생성하는 단계, HDC(High DC-DC Converter)를 통해 배터리부의 고전압 배터리로부터 전력을 모터에 공급하고, 배터리부의 저전압 배터리에서 전장 부하에 전력을 공급하는 단계 및 배터리부의 제1 밸런싱 회로 및 제2 밸런싱 회로를 통해 고전압 배터리와 저전압 배터리의 SOC(State of Charge)를 밸런싱하는 단계를 포함한다.
배터리부의 제1 밸런싱 회로 및 제2 밸런싱 회로를 통해 고전압 배터리와 저전압 배터리의 SOC(State of Charge)를 밸런싱하는 단계는 배터리 충전 모드에서 배터리 충전기로부터 고전압 배터리 및 저전압 배터리를 동시에 충전할 때, 배터리 충전 모드에서 저전압 배터리의 SOC가 낮아질 경우 제1 밸런싱 회로 및 제2 밸런싱 회로를 통해 고전압 배터리로부터 SOC를 밸런싱한다.
배터리부의 제1 밸런싱 회로 및 제2 밸런싱 회로를 통해 고전압 배터리와 저전압 배터리의 SOC(State of Charge)를 밸런싱하는 단계는 모터 드라이빙 모드에서 고전압 배터리는 HDC를 거쳐 전력을 모터에 공급하고, 저전압 배터리는 전장 부하에 필요한 전압을 바로 공급할 때, 모터 드라이빙 모드에서 저전압 배터리의 SOC가 낮아질 경우 제1 밸런싱 회로 및 제2 밸런싱 회로를 통해 고전압 배터리로부터 SOC를 밸런싱한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 종래기술에 따른 EV 전력 시스템의 단점인 LDC로 인한 가격 문제를 해결하기 위하여 LDC를 제거한 전기자동차 전력 시스템 및 그 제어방법을 제공할 수 있다. 다시 말해, LDC를 제거함으로써 LDC를 구성하기 위한 소자들의 가격을 없앰으로써 가격을 낮출 수 있다. 제안하는 전기자동차 전력 시스템은 배터리를 고전압 배터리 및 저전압 배터리로 나눔으로써 LDC없이 전장 부하에 전원을 공급 가능할 수 있다. 또한, 밸런싱 회로(balancing circuit)를 통해 고전압 배터리에서 저전압 배터리로 SOC 밸런싱이 가능하며 기존의 전기자동차 전력 시스템과 동일한 배터리 충전 및 전원 공급이 가능하다. 다시 말해, 제안하는 전기자동차 전력 시스템은 기존의 전기자동차 전력 시스템의 단점인 전장 부하에 필요한 전압을 만드는 LDC를 제거함으로써 가격 경쟁력을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 종래기술에 따른 전기자동차 전력 시스템의 블록도이다.
도 2는 종래기술에 따른 배터리 충전 모드에서의 전력 시스템의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 밸런싱 회로를 이용한 전기자동차 파워 시스템의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 밸런싱 회로를 이용한 전기자동차 파워 시스템의 배터리 충전 모드를 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 밸런싱 회로를 이용한 전기자동차 파워 시스템의 모터 드라이빙 모드를 설명하기 위한 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 밸런싱 회로를 이용한 전기자동차 파워 시스템의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 종래기술에 따른 전기자동차 전력 시스템의 블록도이다.
종래기술에 따른 전기자동차 전력 시스템은 크게 배터리 충전기(Battery Charger)(140), 배터리부(Stacked Battery)(110), LDC(Low DC-DC Converter)(130), HDC(High DC-DC Converter)(120), 모터(150), 전장부하(160)를 포함한다. 배터리부(battery + BMS(battery management system))(110)는 스택 배터리(Stacked Battery)(111) 및 밸런싱 회로(Balancing Circuit)(112)를 포함한다.
종래기술에 따른 전기자동차 전력 시스템은 배터리 충전기(140)를 통해 배터리부(110)를 충전한다. BMS(Battery Management System)는 배터리부(110) 내부에 있는 각 셀들의 SOC(State of Charge)를 밸런싱 회로(112)을 통하여 밸런싱하는 시스템이다. 충전된 배터리(110)에서 HDC(120)를 통하여 모터(150)를 구동하기 위한 전원을 공급하며, LDC(130)를 통하여 전장 부하에 전원을 공급하는 방식이다. LDC(130)는 전장 부하(160)에 필요한 전압을 공급하기 위해 높은 전압의 배터리를 낮은 전압으로 낮춰주는 역할을 한다.
도 2는 종래기술에 따른 배터리 충전 모드에서의 전력 시스템의 블록도이다.
종래기술에 따른 전력 시스템은 배터리 충전 모드에서 배터리 충전기(220)로부터 배터리부(battery + BMS(battery management system))(210)를 충전하게 된다. 배터리부(110)는 스택 배터리(210) 및 밸런싱 회로(220)를 포함한다. 충전된 배터리부(210)를 공급원으로 하여, 도 1에 나타낸 바와 같이 HDC를 거쳐 모터에 전원을 공급하며, LDC를 거쳐 전장 부하에 전원을 공급하게 된다.
종래기술에 따른 전력 시스템은 HDC와 LDC를 가지며 모터에 전원 공급을 하고, 전장 부하에 전원을 공급하고 있다. 하지만, 전장 부하에 전원 공급을 위한 LDC로 인해 가격이 증가하는 문제가 있으며 이러한 문제를 해결하기 위하여 LDC의 비용 효율(Cost-effective)을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 밸런싱 회로를 이용한 전기자동차 파워 시스템의 블록도이다.
밸런싱 회로를 이용한 전기자동차 파워 시스템은 배터리부(310), HDC(High DC-DC Converter)(320), 배터리 충전기(330), 모터(340) 및 전장부하(350)를 포함한다. 이와 같이, 종래기술과는 다르게 LDC가 없음을 알 수 있다.
배터리부(battery + BMS(battery management system))(310)는 모터를 구동시키기 위한 전력을 생성하는 고전압 배터리(311), 전장 부하에 전원을 공급하기 위한 저전압 배터리(312), 고전압 배터리의 배터리 관리 시스템(Battery Management System; BMS)을 위한 제1 밸런싱 회로(313) 및 저전압 배터리의 배터리 관리 시스템을 위한 제2 밸런싱 회로(314)를 포함한다. 저전압 배터리(312)는 전장 부하(350)에 전원을 공급하는 저전압 배터리로서 12V 또는 48V 배터리가 될 수 있다.
고전압 배터리(311) 및 저전압 배터리(312)는 BMS(Battery Management System)를 위한 제1 밸런싱 회로(313) 및 제2 밸런싱 회로(314)와 연결된다. 제1 밸런싱 회로(313) 및 제2 밸런싱 회로(314)를 통해 고전압 배터리(311)와 저전압 배터리(312)의 SOC(State of Charge)를 밸런싱한다.
배터리부(310)는, 배터리 충전 모드에서 배터리 충전기로부터 고전압 배터리(311) 및 저전압 배터리(312)를 동시에 충전한다. 배터리 충전 모드에서 저전압 배터리(312)의 SOC가 낮아질 경우 제1 밸런싱 회로(313) 및 제2 밸런싱 회로(314)를 통해 고전압 배터리(311)로부터 SOC를 밸런싱한다.
배터리부(310)는, 모터 드라이빙 모드에서 고전압 배터리(311)를 통해 HDC(320)를 거쳐 전력을 모터(340)에 공급하고, 저전압 배터리(312)는 전장 부하(350)에 필요한 전압을 바로 공급한다. 모터 드라이빙 모드에서 저전압 배터리(312)의 SOC가 낮아질 경우 제1 밸런싱 회로(313) 및 제2 밸런싱 회로(314)를 통해 고전압 배터리(311)로부터 SOC를 밸런싱한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 밸런싱 회로를 이용한 전기자동차 파워 시스템의 배터리 충전 모드를 설명하기 위한 블록도이다.
배터리 충전 모드에서는 배터리부(battery + BMS(battery management system))(410)의 고전압 배터리(411)와 저전압 배터리(412)의 두 배터리가 배터리 충전기(430)를 통해 충전된다. 배터리 충전 모드에서 저전압 배터리(412)의 SOC가 낮아지게 되는 경우 제1 밸런싱 회로(413) 및 제2 밸런싱 회로(414)를 통하여 고전압 배터리(411)로부터 SOC를 밸런싱을 수행할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 밸런싱 회로를 이용한 전기자동차 파워 시스템의 모터 드라이빙 모드를 설명하기 위한 블록도이다.
모터 드라이빙 모드는 배터리부(battery + BMS(battery management system))(510)의 고전압 배터리(511)와 저전압 배터리(512)가 각각의 부하들에 전원을 공급하는 모드이다. 다시 말해, 고전압 배터리(511)는 HDC(520)의 공급원으로 모터(340)에 전원을 공급하며, 저전압 배터리(512)은 전장 부하(550)에 바로 연결되어 전장 부하(550)의 전원을 공급하는 모드이다. 모터 드라이빙 모드에서 또한 저전압 배터리(512)의 SOC가 낮아지는 경우 제1 밸런싱 회로(413) 및 제2 밸런싱 회로(414)를 통하여 고전압 배터리(411)로부터 SOC를 밸런싱을 수행할 수 있다.
위의 배터리 충전 모드 및 모터 드라이빙 모드의 블록도를 통해 제안하는 배터리 밸런싱 회로를 이용한 전기자동차 파워 시스템은 LDC(Low DC-DC Converter)없이도 종래 기술의 전기자동차 전력 시스템과 동일하게 배터리를 충전하는 모드를 가질 수 있으며, 충전된 배터리로부터 고전압 배터리 및 저전압 배터리가 각각 HDC와 전장 부하에 전원을 공급할 수 있다. 그리고 저전압 배터리의 SOC가 낮아졌을 때, 밸런싱 회로를 통해 고전압 배터리로부터 SOC를 밸런싱할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 밸런싱 회로를 이용한 전기자동차 파워 시스템의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
제안하는 배터리 밸런싱 회로를 이용한 전기자동차 파워 시스템의 동작 방법은 고전압 배터리를 통해 모터를 구동시키기 위한 전력을 생성하고, 저전압 배터리를 통해 전장 부하를 구동시키기 위한 전력을 생성하는 단계(610), HDC(High DC-DC Converter)를 통해 배터리부의 고전압 배터리로부터 전력을 모터에 공급하고, 배터리부의 저전압 배터리에서 전장 부하에 전력을 공급하는 단계(620) 및 배터리부의 제1 밸런싱 회로 및 제2 밸런싱 회로를 통해 고전압 배터리와 저전압 배터리의 SOC(State of Charge)를 밸런싱하는 단계(630)를 포함한다.
단계(610)에서, 고전압 배터리를 통해 모터를 구동시키기 위한 전력을 생성하고, 저전압 배터리를 통해 전장 부하를 구동시키기 위한 전력을 생성한다.
단계(620)에서, HDC(High DC-DC Converter)를 통해 배터리부의 고전압 배터리로부터 전력을 모터에 공급하고, 배터리부의 저전압 배터리에서 전장 부하에 전력을 공급한다.
단계(630)에서, 배터리부의 제1 밸런싱 회로 및 제2 밸런싱 회로를 통해 고전압 배터리와 저전압 배터리의 SOC(State of Charge)를 밸런싱한다.
배터리 충전 모드에서 배터리 충전기로부터 고전압 배터리 및 저전압 배터리를 동시에 충전한다. 이때, 배터리 충전 모드에서 저전압 배터리의 SOC가 낮아질 경우 제1 밸런싱 회로 및 제2 밸런싱 회로를 통해 고전압 배터리로부터 SOC를 밸런싱한다.
모터 드라이빙 모드에서 고전압 배터리는 HDC를 거쳐 전력을 모터에 공급하고, 저전압 배터리는 전장 부하에 필요한 전압을 바로 공급한다. 이때, 모터 드라이빙 모드에서 저전압 배터리의 SOC가 낮아질 경우 제1 밸런싱 회로 및 제2 밸런싱 회로를 통해 고전압 배터리로부터 SOC를 밸런싱한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 종래기술에 따른 EV 전력 시스템의 단점인 LDC로 인한 가격 문제를 해결하기 위하여 LDC를 제거한 전기자동차 전력 시스템 및 그 제어방법을 제공할 수 있다. 다시 말해, LDC를 제거함으로써 LDC를 구성하기 위한 소자들의 가격을 없앰으로써 가격을 낮출 수 있다. 제안하는 전기자동차 전력 시스템은 배터리를 고전압 배터리 및 저전압 배터리로 나눔으로써 LDC없이 전장 부하에 전원을 공급 가능할 수 있다. 또한, 밸런싱 회로(balancing circuit)를 통해 고전압 배터리에서 저전압 배터리로 SOC 밸런싱이 가능하며 기존의 전기자동차 전력 시스템과 동일한 배터리 충전 및 전원 공급이 가능하다. 다시 말해, 제안하는 전기자동차 전력 시스템은 기존의 전기자동차 전력 시스템의 단점인 전장 부하에 필요한 전압을 만드는 LDC를 제거함으로써 가격 경쟁력을 향상시킬 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다.　 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다.　 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다.　 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다.　 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다.　 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 구체화(embody)될 수 있다.　 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다.　 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.　 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.　 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.　 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.　
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.　 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (10)

  1. 배터리부의 고전압 배터리에서 생성된 전력을 모터에 공급하는 HDC(High DC-DC Converter); 및
    배터리부
    를 포함하고,
    상기 배터리부는,
    모터를 구동시키기 위한 전력을 생성하는 고전압 배터리;
    전장 부하에 전원을 공급하기 위한 저전압 배터리;
    고전압 배터리의 배터리 관리 시스템(Battery Management System; BMS)을 위한 제1 밸런싱 회로; 및
    저전압 배터리의 배터리 관리 시스템(Battery Management System; BMS)을 위한 제2 밸런싱 회로
    를 포함하고,
    제1 밸런싱 회로 및 제2 밸런싱 회로를 통해 고전압 배터리와 저전압 배터리의 SOC(State of Charge)를 밸런싱하는
    배터리 밸런싱 회로를 이용한 전기자동차 파워 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    배터리부는,
    배터리 충전 모드에서 배터리 충전기로부터 고전압 배터리 및 저전압 배터리를 동시에 충전하는
    배터리 밸런싱 회로를 이용한 전기자동차 파워 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    배터리 충전 모드에서 저전압 배터리의 SOC가 낮아질 경우 제1 밸런싱 회로 및 제2 밸런싱 회로를 통해 고전압 배터리로부터 SOC를 밸런싱하는
    배터리 밸런싱 회로를 이용한 전기자동차 파워 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    배터리부는,
    모터 드라이빙 모드에서 고전압 배터리를 통해 HDC를 거쳐 전력을 모터에 공급하고, 저전압 배터리는 전장 부하에 필요한 전압을 바로 공급하는
    배터리 밸런싱 회로를 이용한 전기자동차 파워 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    모터 드라이빙 모드에서 저전압 배터리의 SOC가 낮아질 경우 제1 밸런싱 회로 및 제2 밸런싱 회로를 통해 고전압 배터리로부터 SOC를 밸런싱하는
    배터리 밸런싱 회로를 이용한 전기자동차 파워 시스템.
  6. 고전압 배터리를 통해 모터를 구동시키기 위한 전력을 생성하고, 저전압 배터리를 통해 전장 부하를 구동시키기 위한 전력을 생성하는 단계;
    HDC(High DC-DC Converter)를 통해 배터리부의 고전압 배터리로부터 전력을 모터에 공급하고, 배터리부의 저전압 배터리에서 전력을 전장 부하에 공급하는 단계; 및
    배터리부의 제1 밸런싱 회로 및 제2 밸런싱 회로를 통해 고전압 배터리와 저전압 배터리의 SOC(State of Charge)를 밸런싱하는 단계
    를 포함하는 배터리 밸런싱 회로를 이용한 전기자동차 파워 시스템의 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    배터리부의 제1 밸런싱 회로 및 제2 밸런싱 회로를 통해 고전압 배터리와 저전압 배터리의 SOC(State of Charge)를 밸런싱하는 단계는,
    배터리 충전 모드에서 배터리 충전기로부터 고전압 배터리 및 저전압 배터리를 동시에 충전하는
    배터리 밸런싱 회로를 이용한 전기자동차 파워 시스템의 제어 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    배터리 충전 모드에서 저전압 배터리의 SOC가 낮아질 경우 제1 밸런싱 회로 및 제2 밸런싱 회로를 통해 고전압 배터리로부터 SOC를 밸런싱하는
    배터리 밸런싱 회로를 이용한 전기자동차 파워 시스템의 제어 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    배터리부의 제1 밸런싱 회로 및 제2 밸런싱 회로를 통해 고전압 배터리와 저전압 배터리의 SOC(State of Charge)를 밸런싱하는 단계는,
    모터 드라이빙 모드에서 고전압 배터리는 HDC를 거쳐 전력을 모터에 공급하고, 저전압 배터리는 전장 부하에 필요한 전압을 바로 공급하는
    배터리 밸런싱 회로를 이용한 전기자동차 파워 시스템의 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    모터 드라이빙 모드에서 저전압 배터리의 SOC가 낮아질 경우 제1 밸런싱 회로 및 제2 밸런싱 회로를 통해 고전압 배터리로부터 SOC를 밸런싱하는
    배터리 밸런싱 회로를 이용한 전기자동차 파워 시스템의 제어 방법.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111976538A (zh) * 2019-12-27 2020-11-24 中北大学 一种车载复合电源系统的均衡结构及其均衡方法
KR102241508B1 (ko) * 2021-02-02 2021-04-19 주식회사 베리워즈 E-모빌리티 배터리 관리 시스템
KR20210056623A (ko) * 2019-11-11 2021-05-20 현대오트론 주식회사 저전압 및 고전압 배터리를 통합 관리하는 배터리 관리 시스템 및 그것의 통신 방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030006270A (ko) * 2001-07-12 2003-01-23 현대자동차주식회사 메인 배터리를 이용한 보조전원 공급 시스템
KR101610927B1 (ko) * 2014-12-15 2016-04-08 현대오트론 주식회사 배터리 셀 밸런싱 장치 및 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030006270A (ko) * 2001-07-12 2003-01-23 현대자동차주식회사 메인 배터리를 이용한 보조전원 공급 시스템
KR101610927B1 (ko) * 2014-12-15 2016-04-08 현대오트론 주식회사 배터리 셀 밸런싱 장치 및 방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"친환경 차량용 고전압 DC/DC 컨버터의 가변 전압 제어", 권태석, 전기학회논문지 2011 (2011.01.31. 공개)* *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210056623A (ko) * 2019-11-11 2021-05-20 현대오트론 주식회사 저전압 및 고전압 배터리를 통합 관리하는 배터리 관리 시스템 및 그것의 통신 방법
US11719754B2 (en) 2019-11-11 2023-08-08 Hyundai Mobis Co., Ltd. Battery management system for integrated management of high and low voltage batteries and communication method thereof
CN111976538A (zh) * 2019-12-27 2020-11-24 中北大学 一种车载复合电源系统的均衡结构及其均衡方法
KR102241508B1 (ko) * 2021-02-02 2021-04-19 주식회사 베리워즈 E-모빌리티 배터리 관리 시스템

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