KR20210049017A - 완속 또는 급속충전을 위한 배터리 절환장치 및 절환방법 - Google Patents

완속 또는 급속충전을 위한 배터리 절환장치 및 절환방법 Download PDF

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Abstract

완속 또는 급속충전을 위한 배터리 절환장치에 관한 것으로, 충전플러그에 접속되는 충전기커넥터에 따라 인가되는 전원에 의해 마스터BMS에서 AUX릴레이를 제어하여 회로를 절환시켜 메인릴레이2로 전원이 인가되도록 하며, 메인릴레이2로 인가되는 전원을 직렬 또는 병렬로 복수의 배터리팩의 충전하는 것을 특징으로 하며, 기존의 완속충전 시스템이 탑재된 차량을 완속충전 및 급속충전이 가능하도록 배터리 모듈의 직병렬을 손쉽게 변환 가능하므로 완속 또는 급속충전을 선택할 수 있어 상황에 따라 충전방식을 선택하고, 기존의 배터리충전장치의 무게를 늘리지 않으면서 직렬 또는 병렬을 이용하여 완속 또는 급속으로 충전을 할 수 있어 배터리의 수명을 효율적으로 관리할 수 있는 효과가 있다.

Description

완속 또는 급속충전을 위한 배터리 절환장치 및 절환방법{Battery switching device for slow or fast charging}
본 발명은 완속 또는 급속충전을 위한 배터리 절환장치 및 절환방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 기존의 완속충전 시스템이 탑재된 차량을 완속충전 및 급속충전이 가능하도록 배터리 모듈의 직병렬을 손쉽게 변환 가능하도록 하는 완속 또는 급속충전을 위한 배터리 절환장치 및 절환방법에 관한 것이다.
리튬이온 전지의 수요는 1994년 등장한 이래 폭발적으로 증가하고 있으며, 현존하는 이차전지 중 가장 높은 단위 전지전압을 갖고 있다. 리튬이온 전지는 에너지 밀도가 우수하고, 단위 전지전압이 30V-37V로 높기 때문에 휴대형 제품에 적합하다는 장점이 있어서 자동차용 배터리뿐만 아니라 핸드폰용 배터리로도 많이 사용되고 있다. 이 배터리의 단점은 과전류, 과충방전에 약하고, 과충전, 과방전, 과전류로 인한 폭발이나 발화의 위험성이 크기 때문에 위험시 전류를 차단하는 보호회로가 필요하다.
리튬이온 배터리를 전기 자동차의 응용과 같이 높은 전압을 만들기 위해서는 개별 배터리 셀들을 직렬 연결해야 한다. 또, 직렬 연결된 배터리 셀들을 충전하기 위해서는 도1 과 같이 단일 충전 시스템을 배터리 시스템의 양단에 직렬 연결하면 된다. 이를 직렬 일괄 충전 방식이라고 한다. 이를 위해서는 AC전원을 정류 장치에 의해 DC전원으로 바꾼 후, DC-DC 변환회로에 의해 제어되어 직렬로 인가한다. 이 경우, 인가된 전체 직류 전압은 배터리의 개수로 나눠져서 개별 배터리 셀에 인가되고, 이 개별 전압이 목표전압이 되어 배터리 셀들이 충전되어 간다. 이와 같은 기존의 직렬 일괄 충전방식은 다수 배터리 셀의 직렬 연결 구조이므로 축전지 시스템(팩)에서 충방전 사이클이 계속되면 각각의 배터리 셀이 가지는 특성 인자가 서로 동일하지 못하게 되고 이에 따라 배터리팩의 충전 전압이 불균일 상태가 된다. 이러한 배터리 셀 간의 충전 불균일 현상은 방전 심도(Depth Of Discharge, DOD)가 높을 경우 더욱 심화되어 결국 과충전된 셀이 발생하고, 해당 셀의 수명을 단축하게 되며, 리튬이온 배터리의 경우 폭발과 같은 심각한 위험한 상황의 요인이 된다.
상기한 문제점을 해결하기 위한 선행문헌으로 대한민국 공개특허 제2018-0051732호(2018.05.17. 공개)에 대한 "전기자동차용 배터리의 균일 충전을 위한 직렬과 병렬의 병행 충전 기술"은 전기 자동차용 배터리 셀들 간의 균일 충전을 위해서, 직렬 충전 장치와; 이 직렬 충전 장치에 각 배터리 셀을 위한 충전장치를 병렬로 구비하며, 직렬 충전 장치와 병렬 연결된 개별 충전 장치에서 공통으로 사용되는 충전장치의 구조는 정류회로와 DC-DC 변환회로, 정류전압 측정회로, 셀 전압 측정회로 및 배터리 셀 전류 측정회로로 구성되고, 상기 DC-DC 변환회로는 p 형 IGBT의 소스와 게이트를 연결하는 제 1 저항과, 상기 저항과 직렬로 연결된 제 2 저항과; 제 1 저항에 의해 게이트와 소스가 연결되어 제 1 저항의 전압의 크기에 의해 정류 전압을 인덕터를 거쳐 커패시터에 연결시키는 스위칭 기능을 하는 IGBT와; 상기 제 2 저항에 직렬 연결되고 접지와 연결시키는 스위치 기능을 하며, 그 결과로 상기 제 1 저항 양단에 전압 생성 여부를 충전 제어기의 신호에 따라 결정하는 Opto Coupler와; 상기 IGBT를 거쳐 인가된 전압이 On-off될 경우, 그 충격을 완화하기 위해서 연결하는 인덕터와; IGBT와 인덕터를 거쳐 인가된 단속 적인 전압을 저장하며, 그 전압을 배터리 셀에 공급하는 커패시터로 구성되며, 상기 Opto Coupler의 듀티 제어된 신호에 의해 커패시터에 저장된 전압의 평균 전압의 크기가 제어되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 선행문헌은 셀의 개수만큼의 충전장치를 추가로 구비해야 하므로 부피와 무게가 크게 증가하여 차량의 무게가 증가되는 문제점으로 인하여 배터리의 소모량이 증가하는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허 제2018-0051732호(2018.05.17. 공개)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 기존의 완속충전 시스템이 탑재된 차량을 완속충전 및 급속충전이 가능하도록 배터리 모듈의 직병렬을 손쉽게 변환 가능하도록 하는 완속 또는 급속충전을 위한 배터리 절환장치 및 절환방법를 제공하는 데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 기존의 배터리충전장치의 무게를 늘리지 않으면서 직렬 또는 병렬을 이용하여 완속 또는 급속으로 충전을 할 수 있도록 한 완속 또는 급속충전을 위한 배터리 절환장치 및 절환방법를 제공하는 데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 기존의 완속충전 시스템에 버스바와 다수의 메인릴레이를 적용하여 완속 또는 급속으로 충전이 이루어짐으로써 시스템을 저렴한 비용에 변경할 수 있도록 한 완속 또는 급속충전을 위한 배터리 절환장치 및 절환방법를 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로,
충전플러그에 접속되는 충전기커넥터에 따라 인가되는 전원에 의해 마스터BMS에서 제어에 의해 메인릴레이1과 메인릴레이3 또는 메인릴레이2로 전원이 인가되도록 하며, 메인릴레이1과 메인릴레이3에 의해 병렬접속되어 완속충전 또는 메인릴레이2에 의해 직렬접속되어 고속충전이 배터리팩1 및 배터리팩2에 충전이 이루어지는 것을 특징으로 하는 완속 또는 급속충전을 위한 배터리 절환장치를 제공한다.
본 발명의 마스터BMS는, AUX릴레이를 제어하여 메인릴레이2 또는 메인릴레이3에 동시에 접속되는 것을 방지하여 합선을 방지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 마스터BMS는, 제어 신호를 메인릴레이1로 인가하여 배터리팩1과 배터리팩2에 직렬형태로 접속이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 AUX릴레이는, 마스터BMS의 제어를 받아 스위칭이 절환되어 메인릴레이3 또는 메인릴레이2로 전원을 인가하여 직렬 또는 직병렬로 충전이 이루어지도록 한다.
본 발명의 복수의 배터리는, 배터리팩1 및 배터리팩2로 이루어지고, 상기 배터리팩1 및 배터리팩2의 사이에 메인릴레이1이 직렬로 결선되며, 상기 배터리팩1 및 배터리팩2의 사이에 메인릴레이1에 접속되게 메인릴레이2가 결선되어 AUX릴레이로부터 인가되는 전원에 의해 배터리팩1 및 배터리팩2을 충전하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 다른 수단으로,
충전플러그에 접속되는 충전기커넥터가 결속되어 인가되는 전원을 마스터BMS에서 인식하는 과정과; 마스터BMS에서 AUX릴레이의 스위칭을 제어하는 과정과; AUX릴레이의 스위칭에 의해 병렬 또는 직렬로 배터리팩1 및 배터리팩2이 연결되는 과정과; AUX릴레이의 스위칭에 의해 메인릴레이3으로 전원이 인가되어 완속충전이 이루어지는 과정과; AUX릴레이의 스위칭에 의해 메인릴레이2으로 전원이 인가되어 급속충전이 이루어지는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 완속 또는 급속충전을 위한 배터리 절환방법을 제공한다.
본 발명의 마스터BMS는, 전기자동차에 설치된 충전플러그에 접속되는 충전기커넥터로부터 인가되는 전원에 의해 완속충전 또는 급속충전을 판변하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 배터리팩1 및 배터리팩2의 사이에는, 메인릴레이1가 직렬로 결선되어 메인릴레이2로부터 인가되는 전류를 배터리팩1에서 배터리팩2으로 인가되어 충전이 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 메인릴레이1는, 마스터BMS에서 인가되는 제어 신호에 의해 배터리팩1과 배터리팩2에 직렬로 접속되어 충전되도록 한 것을 특징으로 하는 완속 또는 급속충전을 위한 배터리 절환방법.
본 발명은 기존의 완속충전 시스템이 탑재된 차량을 완속충전 및 급속충전이 가능하도록 배터리 모듈의 직병렬을 손쉽게 변환 가능하므로 완속 또는 급속충전을 선택할 수 있어 상황에 따라 충전방식을 선택할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 기존의 배터리충전장치의 무게를 늘리지 않으면서 직렬 또는 병렬을 이용하여 완속 또는 급속으로 충전을 할 수 있어 배터리의 수명을 효율적으로 관리할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 기존의 완속충전 시스템에 버스바와 다수의 메인릴레이를 적용하여 급속으로 충전이 이루어짐으로써 시스템의 구성 변경에 따른 비용이 적개발생하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 완속 또는 급속충전을 위한 배터리 절환장치가 설치된 배터리패케이스를 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명의 완속 또는 급속충전을 위한 배터리 절환장치가 배터리패케이스에 설치된 상태를 도시한 도면이며,
도 3은 도 2에 도시된 AUX릴레이와 메인릴레이3이 버스바에 의해 연결된 상태를 도시한 도면이고,
도 4는 도 2에 도시된 메인릴레이2와 휴즈가 버스바에 의해 연결된 상태를 도시한 도면이며,
도 5은 본 발명에 따른 완속 또는 급속충전을 위한 배터리 절환장치의 회로 구성을 도시한 도면이다.
이하, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 하고, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
아울러, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는데, 예를 들어 "구성된다" 또는 "포함한 다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명에 따른 완속 또는 급속충전을 위한 배터리 절환장치를 설명한다.
본 발명에 따른 완속 또는 급속충전을 위한 배터리 절환장치는 충전플러그에 접속되는 충전기커넥터에 따라 인가되는 전원에 의해 마스터BMS(110)에서 제어에 의해 메인릴레이1(130)과 메인릴레이3(150) 또는 메인릴레이2(140)로 전원이 인가되도록 하며, 메인릴레이1(130)과 메인릴레이3(150)에 의해 병렬접속되어 완속충전 또는 메인릴레이2(140)에 의해 직렬접속되어 고속충전이 배터리팩1(170) 및 배터리팩2(180)에 충전이 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 완속 또는 급속충전을 위한 배터리 절환장치를 첨부된 도면을 통해 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 완속 또는 급속충전을 위한 배터리 절환장치의 회로 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 완속 또는 급속충전을 위한 배터리 절환장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 1 및 2를 참조하여 상세하게 설명하면, 본 발명에 따른 완속 또는 급속충전을 위한 배터리 절환장치는 기존의 완속충전 시스템이 탑재된 차량을 완속충전 및 급속이 가능한 시스템으로 전환이 가능할 있도록 마스터BMS(110), AUX릴레이(120), 메인릴레이1(130), 메인릴레이2(140), 메인릴레이3(150), 퓨즈(160) 및 배터리팩1(170), 배터리팩2(180)를 포함하여 구성된다.
상기 마스터BMS(110)는 전기자동차에 설치된 충전플러그에 접속되는 충전기커넥터로부터 인가되는 전원에 의해 완속충전 또는 급속충전이 이루어지는지에 대하여 판별하여 AUX릴레이(120)를 제어해 완속 또는 급속충전이 이루어지도록 회로를 절환시키는 것은 물론 메인릴레이1(130)를 제어하여 배터리팩1(170), 배터리팩2(180) 각각 또는 이들 모두에 전원이 직렬로 충전이 이루어지도록 배터리팩케이스(100)에 설치된다.
상기 AUX릴레이(120)는 마스터BMS(110)의 제어를 받아 배터리에서 이루어지는 충전이 완속 또는 급속으로 이루어지도록 배터리팩케이스(100)에 설치되어 스위칭 작용한다. 즉, 전기자동차에 설치된 충전플러그에 접속되는 충전기커넥터로부터 전원이 인가되면, 마스터BMS(110)에서 이를 감지하여 AUX릴레이(120)에 전기적 신호를 인가해 완속 또는 급속으로 충전이 이루어지도록 절환되도록 한다.
또한, AUX릴레이(120)를 제어하여 메인릴레이2(140) 또는 메인릴레이3(150)에 동시에 접속되는 것을 방지하여 합선을 방지하는 것을 특징으로 한다.
상기 메인릴레이1(130)는 마스터BMS(110)에서 인가되는 제어 신호에 의해 접속이 이루져 배터리팩1(170)과 배터리팩2(180)에 직렬형태로 접속이 이루어지도록 배터리팩케이스(100)에 설치된다.
상기 메인릴레이2(140)는 AUX릴레이(120)에서 절환된 스위칭 신호에 의해 접속이 이루지며, 288V가 인가되어 배터리팩1(170) 및 배터리팩2(180)에 급속으로 충전이 이루어지도록 한다. 또한, 마스터BMS(110)에서 제어신호를 인가하여 메인릴레이1(130)이 병렬형태로 접속이 이루어져 급속으로 충전이 배터리팩1(170) 및 배터리팩2(180)에 충전이 이루어지도록 한다.
상기 메인릴레이3(150)은 AUX릴레이(120)에서 절환된 스위칭 신호에 의해 접속이 이루지며, 완속으로 배터리팩1(170) 및 배터리팩2(180)에 충전이 이루어지도록 배터리팩케이스에 설치된다. 이때 배터리팩1(170) 및 배터리팩2(180)에 충전은 직렬로 충전된다.
상기 퓨즈(160)는 설정된 전류 이상이 공급되는 것을 차단할 수 있도록 메인릴레이2(140)와 배터리팩1(170) 사이에 연결되어 배터리팩케이스(100)에 설치된다. 그리고 상기 퓨즈(160)의 전단에는 C/T(CURRENT TRANSFORMER)가 설치될 수 있으며, 이러한 C/T는 전류의 크기를 변화시켜 충전이 이루어지도록 한다.
상기 배터리팩1(170) 및 배터리팩2(180)는 마스터BMS(110)의 제어에 의해 완속 또는 급속으로 충전을 위한 회로가 절환되어 144V 또는 288V이 이루어며, 제1보조BMS(111) 및 제2보조BMS(112)에 의해 제어를 받는다.
그리고 상기 메인릴레이1(130)과 배터리팩1(170) 및 배터리팩2(180)의 사이, 메인릴레이2(140)과 배터리팩1(170) 및 배터리팩2(180)의 사이 및 메인릴레이3(150)과 배터리팩1(170) 및 배터리팩2(180)의 사이는 버스바(190)에 의해 연결되어 설정된 전류가 인가될 수 있도록 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 완속 또는 급속충전을 위한 배터리 절환장치는 충전플러그에 접속되는 충전기커넥터가 결속되어 인가되는 전원을 마스터BMS(110)에서 인식하는 과정과, 마스터BMS(110)에서 AUX릴레이(120)의 스위칭을 제어하는 과정과, AUX릴레이(120)의 스위칭에 의해 병렬 또는 직렬접속되어 배터리팩1(170) 및 배터리팩2(180)이 연결되는 과정과, AUX릴레이(120)의 스위칭에 의해 메인릴레이3(150)으로 전원이 인가되어 완속충전이 이루어지는 과정과, AUX릴레이(120)의 스위칭에 의해 메인릴레이2(140)으로 전원이 인가되어 급속충전이 이루어지는 과정을 통해 완속 또는 급속으로 충전이 이루어지도록 한다.
더욱 상세하게는 차량에 설치된 충전플러그에 완속용 충전기커넥터가 접속되면, 마스터BMS(110)에서 이를 인식하여 AUX릴레이(120)에 제어신호를 인가하여 메인릴레이3(150)으로 144V가 인가되도록 스위칭이 이루어진다.
상기 메인릴레이3(150)는 인가되는 144V를 버스바(190)를 통해 배터리팩1(170) 및 배터리팩2(180)로 인가하여 충전이 이루어지도록 한다. 이때 배터리팩1(170) 및 배터리팩2(180)는 병렬접속되어 충전된다.
그리고 차량에 설치된 충전플러그에 급속용 충전기커넥터가 접속되면, 마스터BMS(110)에서 이를 인식하여 AUX릴레이(120)에 제어신호를 인가하여 메인릴레이2(140)으로 288V가 인가되도록 스위칭이 이루어진다.
상기 메인릴레이2(140)는 퓨즈(160)를 거쳐 배터리팩1(170)으로 전원을 인가하고, 배터리팩2(180)과 버스바(190)로 연결된 메인릴레이1(130)을 거쳐 전원이 인가되어 배터리팩2(19)를 충전한다.
상기 배터리팩1(170) 및 배터리팩2(180)은 상기 배터리팩1(170) 및 배터리팩2(180)의 사이에 메인릴레이1(130)이 직렬로 결선되고, 상기 배터리팩1(170) 및 배터리팩2(180)의 사이에 메인릴레이1(130)에 접속되게 메인릴레이2(140)가 결선되어 AUX릴레이(120)로부터 인가되는 전원에 의해 충전이 이루어진다.
그리고 급속충전은 메인릴레이2와 메인릴레이3에 의해 배터리팩1(170)과 배터리팩2(180)이 직렬형태로 결선되어 288V의 전류가 인가되어 급속으로 충전이 이루어진다.
상기와 같이 버스바(190)를 이용하여 메인릴레이1(130), 메인릴레이2(140), 메인릴레이3(150)을 부설하여 완속 또는 급속충전시 배터리팩1(170)과 배터리팩2(180)에 병렬 또는 직렬로 접속되어 충전이 이루어진다.
이상에서 설명한 바와 같이 기존의 완속충전 시스템이 탑재된 차량을 완속충전 및 급속충전이 가능하도록 배터리 모듈의 병렬 또는 직렬접속을 손쉽게 변환 가능하므로 완속 또는 급속충전을 선택할 수 있어 상황에 따라 충전방식을 선택할 수 있수 있으므로 충전효율을 증대할 수 있다.
또한, 본 발명은 기존의 배터리충전장치의 무게를 늘리지 않으면서 직렬 또는 병렬접속을 통해 급속 또는 완속으로 충전을 할 수 있어 배터리의 수명을 효율적으로 관리할 수 있는 이점이 있다.
본 명세서는 다수의 특정한 구현물의 세부사항들을 포함하지만, 이들은 어떠한 고안이나 청구 가능한 것의 범위에 대해서도 제한적인 것으로서 이해되어서는 안되며, 오히려 특정한 고안의 특정한 실시형태에 특유할 수 있는 특징들에 대한 설명으로서 이해되어야 한다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 고안의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 고안의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 고안의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100: 배터리팩케이스 110: 마스터BMS
111: 제1보조BMS 112: 제2보조BMS
120: AUX릴레이 130: 메인릴레이1
140: 메인릴레이2 150: 메인릴레이3
160: 퓨즈 170: 배터리팩1
180: 배터리팩2 190: 버스바

Claims (9)

  1. 충전플러그에 접속되는 충전기커넥터에 따라 인가되는 전원에 의해 마스터BMS(110)에서 제어에 의해 메인릴레이1(130)과 메인릴레이3(150) 또는 메인릴레이2(140)로 전원이 인가되도록 하며, 메인릴레이1(130)과 메인릴레이3(150)에 의해 병렬접속되어 완속충전 또는 메인릴레이2(140)에 의해 직렬접속되어 고속충전이 배터리팩1(170) 및 배터리팩2(180)에 충전이 이루어지는 것을 특징으로 하는 완속 또는 급속충전을 위한 배터리 절환장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마스터BMS(110)는,
    AUX릴레이(120)를 제어하여 메인릴레이2(140) 또는 메인릴레이3(150)에 동시에 접속되는 것을 방지하여 합선을 방지하는 것을 특징으로 하는 완속 또는 급속충전을 위한 배터리 절환장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 마스터BMS(110)는
    제어 신호를 메인릴레이1(130)로 인가하여 배터리팩1(170)과 배터리팩2(180)에 직렬형태로 접속이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 완속 또는 급속충전을 위한 배터리 절환장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 AUX릴레이(120)는,
    마스터BMS(110)의 제어를 받아 스위칭이 절환되어 메인릴레이3(150) 또는 메인릴레이2(140)로 전원을 인가하여 직렬 또는 직병렬로 충전이 이루어지도록 하는 완속 또는 급속충전을 위한 배터리 절환장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 배터리팩1(170) 및 배터리팩2(180)은,
    상기 배터리팩1(170) 및 배터리팩2(180)의 사이에 메인릴레이1(130)이 직렬로 결선되고,
    상기 배터리팩1(170) 및 배터리팩2(180)의 사이에 메인릴레이1(130)에 접속되게 메인릴레이2(140)가 결선되어 AUX릴레이(120)로부터 인가되는 전원에 의해 배터리팩1(170) 및 배터리팩2(180)을 충전하는 것을 특징으로 하는 완속 또는 급속충전을 위한 배터리 절환장치.
  6. 충전플러그에 접속되는 충전기커넥터가 결속되어 인가되는 전원을 마스터BMS(110)에서 인식하는 과정과;
    마스터BMS(110)에서 AUX릴레이(120)의 스위칭을 제어하는 과정과;
    AUX릴레이(120)의 스위칭에 의해 병렬 또는 직렬로 배터리팩1(170) 및 배터리팩2(180)이 연결되는 과정과;
    AUX릴레이(120)의 스위칭에 의해 메인릴레이3(150)으로 전원이 인가되어 완속충전이 이루어지는 과정과;
    AUX릴레이(120)의 스위칭에 의해 메인릴레이2(140)으로 전원이 인가되어 급속충전이 이루어지는 과정;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 완속 또는 급속충전을 위한 배터리 절환방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 마스터BMS(110)는,
    전기자동차에 설치된 충전플러그에 접속되는 충전기커넥터로부터 인가되는 전원에 의해 완속충전 또는 급속충전을 판변할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 완속 또는 급속충전을 위한 배터리 절환방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 배터리팩1(170) 및 배터리팩2(180)의 사이에는
    메인릴레이1(130)가 직렬로 결선되어 메인릴레이2(140)로부터 인가되는 전류를 배터리팩1(170)에서 배터리팩2(180)으로 인가되어 충전이 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 완속 또는 급속충전을 위한 배터리 절환방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 메인릴레이1(130)는
    마스터BMS(110)에서 인가되는 제어 신호에 의해 배터리팩1(170)과 배터리팩2(180)에 직렬로 접속되어 충전되도록 한 것을 특징으로 하는 완속 또는 급속충전을 위한 배터리 절환방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130045708A (ko) * 2011-10-26 2013-05-06 현대자동차주식회사 차량의 배터리 충전장치 및 충전방법
KR20180051732A (ko) 2016-11-08 2018-05-17 전북대학교산학협력단 전기자동차용 배터리의 균일 충전을 위한 직렬과 병렬의 병행 충전 기술
JP2019080473A (ja) * 2017-10-27 2019-05-23 株式会社デンソー 蓄電システム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130045708A (ko) * 2011-10-26 2013-05-06 현대자동차주식회사 차량의 배터리 충전장치 및 충전방법
KR20180051732A (ko) 2016-11-08 2018-05-17 전북대학교산학협력단 전기자동차용 배터리의 균일 충전을 위한 직렬과 병렬의 병행 충전 기술
JP2019080473A (ja) * 2017-10-27 2019-05-23 株式会社デンソー 蓄電システム

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102526423B1 (ko) * 2022-08-12 2023-05-02 한국항공우주산업 주식회사 배터리 분리 스위치

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