KR20210157104A - 융접합 방지 방법 및 이를 적용한 배터리 시스템 - Google Patents

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Abstract

배터리 시스템은, 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리; 상기 배터리의 일극과 제1 출력단 사이에 연결되어 있는 제1 메인 릴레이; 상기 제1 메인 릴레이에 대해서 병렬 연결되어 있는 프리챠지 릴레이; 상기 배터리의 타극과 제2 출력단 사이에 연결되어 있는 제2 메인 릴레이; 및 상기 배터리의 충방전을 제어하고, 상기 제1 메인 릴레이, 상기 프리챠지 릴레이, 및 상기 제2 메인 릴레이를 제어하는 배터리 관리 시스템을 포함하고, 상기 제1 메인 릴레이, 상기 프리챠지 릴레이, 상기 제2 메인 릴레이, 및 상기 배터리 관리 시스템은 외부의 납축 전지로부터 전원 전압을 공급받으며, 상기 배터리 관리 시스템은, 상기 전원 전압이 소정의 기준 전압 이하일 때, 상기 제1 메인 릴레이, 상기 프리챠지 릴레이, 상기 제2 메인 릴레이를 개방하고, 상기 전원 전압이 상기 기준 전압 이상일 때, 상기 프리챠지 릴레이 및 상기 제2 메인 릴레이를 닫아 프리챠지를 진행하며, 상기 프리챠지가 완료된 후 상기 제1 메인 릴레이를 닫는다.

Description

융접합 방지 방법 및 이를 적용한 배터리 시스템{METHOD OF PREVENTING MELT BONDING AND BATTERY SYSTEM WHERE THE METHOD IS APPLIED}
본 개시는 융접합 방지 방법 및 이를 적용한 배터리 시스템에 관한 것이다.
저온 시동 시 일반적인 상황보다 납축전지의 전압이 순간적으로 더 크게 떨어지는 현상이 발생한다. 이러한 경우 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS) 보드에 공급되는 전압은 BMS 보드가 동작할 수 있는 전압 레벨이지만, 릴레이에 공급되는 전압은 릴레이가 동작할 수 있는 전압 레벨에 미치지 못할 수 있다. 그러면, 릴레이가 열리는 현상이 발생할 수 있다. BMS 보드는 동작할 수 있으므로, BMS 보드는 릴레이를 닫으려는 시도를 한다. 이런 조건에서, 저온 시동이 완료되고 납축 전지 전압이 정상으로 복귀되었을 경우, 프리차지 없이 메인 릴레이가 닫혀 메인 릴레이가 융접합(melt bonding)될 수 있다.
릴레이의 융접합을 방지할 수 있는 방법 및 이를 적용한 배터리 시스템을 제공하고자 한다.
발명의 한 특징에 따른 배터리 시스템은, 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리; 상기 배터리의 일극과 제1 출력단 사이에 연결되어 있는 제1 메인 릴레이; 상기 제1 메인 릴레이에 대해서 병렬 연결되어 있는 프리챠지 릴레이; 상기 배터리의 타극과 제2 출력단 사이에 연결되어 있는 제2 메인 릴레이; 및 상기 배터리의 충방전을 제어하고, 상기 제1 메인 릴레이, 상기 프리챠지 릴레이, 및 상기 제2 메인 릴레이를 제어하는 배터리 관리 시스템을 포함하고, 상기 제1 메인 릴레이, 상기 프리챠지 릴레이, 상기 제2 메인 릴레이, 및 상기 배터리 관리 시스템은 외부의 납축 전지로부터 전원 전압을 공급받으며, 상기 배터리 관리 시스템은, 상기 전원 전압이 소정의 기준 전압 이하일 때, 상기 제1 메인 릴레이, 상기 프리챠지 릴레이, 상기 제2 메인 릴레이를 개방하고, 상기 전원 전압이 상기 기준 전압 이상일 때, 상기 프리챠지 릴레이 및 상기 제2 메인 릴레이를 닫아 프리챠지를 진행하며, 상기 프리챠지가 완료된 후 상기 제1 메인 릴레이를 닫는다.
상기 배터리 관리 시스템은, 상기 전원 전압이 상기 기준 전압 이하일 때, 상기 제1 메인 릴레이, 상기 프리챠지 릴레이, 및 상기 제2 메인 릴레이 개방한 후, 상기 프리챠지 릴레이 및 상기 제2 메인 릴레이를 닫는 제어 전압을 공급하고, 상기 전원 전압이 상기 기준 전압 이상이면, 상기 프리챠지 릴레이 및 상기 제2 메인 릴레이가 닫힐 수 있다.
상기 배터리 관리 시스템은, 상기 프리챠지가 완료된 후 상기 제1 메인 릴레이를 닫은 후에, 상기 프리챠지 릴레이를 개방할 수 있다.
상기 배터리 시스템은, 상기 전원 전압이 상기 기준 전압 이하인지를 감지하기 위한 비교기 및 상기 비교기의 출력인 비교 신호가 입력되는 셋단, 리셋 신호가 입력되는 리셋단, 및 상기 비교 신호 및 상기 리셋 신호에 따라 결정된 감지 신호를 출력하는 출력단을 포함하는 SR 래치를 더 포함할 수 있다.
상기 배터리 관리 시스템은, 상기 감지 신호가 상기 비교 신호에 의해 논리 1에 대응하는 레벨로 변경할 때, 상기 전원 전압이 상기 기준 전압 이하인 것을 감지할 수 있다.
상기 배터리 관리 시스템은, 상기 프리챠지 완료 후 상기 리셋 신호를 논리 1에 대응하는 레벨로 변경할 수 있다.
상기 배터리 관리 시스템은, 상기 논리 1에 대응하는 레벨의 리셋 신호에 의해 상기 감지 신호가 논리 0에 대응하는 레벨로 변경한 것을 확인한 후, 상기 리셋 신호를 논리 0에 대응하는 레벨로 변경할 수 있다.
발명의 다른 특징에 따른, 배터리, 상기 배터리에 대한 전류 경로를 제공하는 제1 메인 릴레이, 제2 메인 릴레이, 프리챠지 릴레이, 및 SR 래치를 포함하는 배터리 시스템의 융접합 방지 방법은, 상기 SR 래치의 출력인 감지 신호를 이용하여 전원 전압이 소정의 기준 전압 이하인지 판단하는 단계; 상기 판단 결과, 상기 전원 전압이 상기 기준 전압 이하일 때, 상기 제1 및 제2 메인 릴레이, 및 상기 프리챠지 릴레이를 개방하는 단계; 상기 개방 단계 이후, 상기 전원 전압이 상기 기준 전압 이상일 때, 상기 프리챠지 릴레이 및 상기 제2 메인 릴레이를 닫아 프리챠지를 진행하는 단계; 상기 프리챠지가 완료된 후, 상기 제1 메인 릴레이를 닫는 단계; 및 상기 제1 메인 릴레이를 닫은 후, 상기 프리챠지 릴레이를 개방하는 단계를 포함한다. 상기 전원 전압은 상기 제1 및 제2 메인 릴레이, 및 상기 프리챠지 릴레이에 공급되는 전압이고, 상기 프리챠지 릴레이는 상기 제1 메인 릴레이에 대해 병렬 연결되어 있다.
상기 배터리 시스템의 융접합 방지 방법은, 상기 프리챠지 릴레이를 개방한 후, 상기 감지 신호를 리셋시키기 위해 상기 SR 래치의 리셋단에 논리 1에 대응하는 레벨의 리셋 신호를 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 배터리 시스템의 융접합 방지 방법은, 상기 감지 신호가 리셋되었는지 판단하는 단계; 및 상기 감지 신호가 리셋되었으며, 상기 리셋 신호를 논리 0에 대응하는 레벨로 변경하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 기준 전압은, 상기 전원 전압이 상기 배터리 관리 시스템을 구동시킬 수 있는 레벨이고, 상기 제1 메인 릴레이, 상기 제2 메인 릴레이, 및 상기 프리챠지 릴레이를 동작시키기에는 낮은 레벨인 것을 감지하기 위한 레벨로 설정될 수 있다.
릴레이의 융접합을 방지할 수 있는 방법 및 이를 적용한 배터리 시스템을 제공한다.
도 1은 일 실시예에 따른 배터리 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 융접합 방지 방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일, 유사한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및/또는 "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, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
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.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 배터리 시스템을 나타낸 도면이다.
도 1의 배터리 시스템(1)은 차량에 장착되어 차량을 구동하기 위한 모터 등의 전장 부하(3)에 전력을 공급하는 전원일 수 있다. 아울러, 전장 부하(3) 대신 출력단(+, -)에 충전기가 연결되고, 배터리 시스템(1)은 충전기로부터 공급되는 전력에 의해 충전될 수 있다.
배터리 시스템(1)은 배터리(10), 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)(20), 제1 메인 릴레이(30), 제2 메인 릴레이(40), 프리챠지(precharge) 릴레이(50), 프리챠지 저항(60), 전류센서(70), 링크 커패시터(80), 퓨즈(90), 및 융접합 방지부(100)를 포함할 수 있다.
납축 전지(2)는 보드(4), 제1 메인 릴레이(30), 제2 메인 릴레이(40), 및 프리챠지 릴레이(50)에 전원 전압(VS)을 공급한다. 납축 전지(2)는 차량의 전장 부하에도 전원 전압(VS)을 공급할 수 있다. 보드(4)에는 BMS(20) 및 융접합 방지부(100) 등이 위치할 수 있다. 도 1에 도시된 보드(4)에 추가적인 구성들이 더 위치할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 배터리(10)는 직렬 연결된 복수의 배터리 셀(11-15)를 포함한다. 도 1에서는 배터리(10)가 5개의 배터리 셀(11-15)을 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 이는 일 예로 발명이 이에 한정되지 않는다.
퓨즈(90)는 배터리(10)의 양극과 출력 단자(P+) 사이에 연결되어 과도 전류로 인해 그 온도가 임계치에 도달하면 끊어질 수 있다.
전류센서(70)는 배터리(10)에 흐르는 전류(이하, 배터리 전류)를 감지하고, 전류센서(70)는 감지된 전류를 지시하는 신호를 BMS(20)에 전송할 수 있다.
BMS(20)는 복수의 배터리 셀(11-15)에 연결되어, 복수의 배터리 셀(11-15)의 셀 전압을 측정하고, 배터리 전류 및 배터리(10)의 온도 등의 정보를 수신하며, 복수의 배터리 셀(11-15)의 셀 전압, 배터리 전류, 온도 등에 기초하여 배터리(10)의 충방전 전류를 제어하고, 복수의 배터리 셀(11-15)에 대한 셀 밸런싱 동작을 제어할 수 있다. BMS(20)의 동작에 필요한 전원 전압(VS)은 납축 전지(2)로부터 공급될 수 있다.
BMS(20)는 융접합 방지부(100)로부터 입력되는 감지 신호(QS)에 기초하여 제1 메인 릴레이(30), 제2 메인 릴레이(40), 및 프리챠지 릴레이(50)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 전원 전압(VS)이 소정의 기준 전압(VR) 이하로 감소하는 것을 지시하는 감지 신호(QS)가 융접합 방지부(100)로부터 수신되면, 모든 릴레이(30-50)를 개방한 후, 프리챠지 릴레이(50)와 제2 메인 릴레이(40)를 닫아, 프리챠지 동작이 소정 기간 동안 진행되도록 한다. 이어서, BMS(20)는 제1 메인 릴레이(30)를 닫고 프리챠지 릴레이(50)를 개방한다. 그 후, BMS(20)는 융접합 방지부(100)를 리셋하여 감지 신호(QS)를 리셋할 수 있다.
제1 메인 릴레이(30), 제2 메인 릴레이(40), 및 프리챠지 릴레이(50)는 배터리(10)에 대한 충전 전류 또는 방전 전류가 흐를 수 있도록 전류 경로를 형성한다. 프리챠지 릴레이(50)는 제1 메인 릴레이(30)에 대해서 병렬 연결되어 있다.
제1 메인 릴레이(30)는 스위치(31), 인덕터(32), 및 제어 스위치(33)를 포함한다. 스위치(31)의 일단은 배터리(10)의 양극에 연결되어 있고, 스위치(31)의 타단은 출력단(P+)에 연결되어 있으며, 인덕터(32)에 전류가 흐를 때, 스위치(31)는 닫히고, 인덕터(32)에 전류가 흐르지 않으면 열릴 수 있다. 인덕터(32)의 일단은 그라운드에 연결되고, 인덕터(32)의 타단은 제어 스위치(33)의 일단에 연결되어 있다. 제어 스위치(33)의 타단에는 전원 전압(VS)이 공급되고, 제어 스위치(33)는 BMS(20)로부터 공급되는 제어 전압(VG1)에 의해 스위칭한다. 예를 들어, 제어 전압(VG1)이 온 레벨일 때, 제어 스위치(33)는 온되고, 제어 전압(VG1)이 오프 레벨일 때, 제어 스위치(33)는 오프된다.
제2 메인 릴레이(40)는 스위치(41), 인덕터(42), 및 제어 스위치(43)를 포함한다. 스위치(41)의 일단은 배터리(10)의 음극에 연결되어 있고, 스위치(41)의 타단은 출력단(P-)에 연결되어 있으며, 인덕터(42)에 전류가 흐를 때, 스위치(41)는 닫히고, 인덕터(42)에 전류가 흐르지 않으면 열릴 수 있다. 인덕터(42)의 일단은 그라운드에 연결되고, 인덕터(42)의 타단은 제어 스위치(43)의 일단에 연결되어 있다. 제어 스위치(43)의 타단에는 전원 전압(VS)이 공급되고, 제어 스위치(43)는 BMS(20)로부터 공급되는 제어 전압(VG2)에 의해 스위칭한다. 예를 들어, 제어 전압(VG2)이 온 레벨일 때, 제어 스위치(43)는 온되고, 제어 전압(VG2)이 오프 레벨일 때, 제어 스위치(43)는 오프된다.
프리챠지 릴레이(50)는 프리챠지 저항(60)과 함께 제1 메인 릴레이(30)에 병렬 연결되어 있고, 스위치(51), 인덕터(52), 및 제어 스위치(53)를 포함한다. 스위치(51)의 일단은 배터리(10)의 양극에 연결되어 있고, 스위치(51)의 타단은 프리챠지 저항(60)의 일단에 연결되어 있으며, 인덕터(52)에 전류가 흐를 때, 스위치(51)는 닫히고, 인덕터(52)에 전류가 흐르지 않으면 열릴 수 있다. 인덕터(52)의 일단은 그라운드에 연결되고, 인덕터(52)의 타단은 제어 스위치(53)의 일단에 연결되어 있다. 제어 스위치(53)의 타단에는 전원 전압(VS)이 공급되고, 제어 스위치(53)는 BMS(20)로부터 공급되는 제어 전압(VG3)에 의해 스위칭한다. 예를 들어, 제어 전압(VG3)이 온 레벨일 때, 제어 스위치(53)는 온되고, 제어 전압(VG3)이 오프 레벨일 때, 제어 스위치(53)는 오프된다.
프리챠지 저항(60)의 타단은 출력단(P+)에 연결되어 있다. 링크 커패시터(80)는 출력단(P+)과 출력단(P-) 사이에 연결되어, 배터리(10)로부터 전장 부하(3)에 공급되는 출력 전압의 노이즈 성분을 필터링하거나, 출력 전압의 급격한 변화를 감소시킬 수 있다.
융접합 방지부(100)는 비교기(101), 및 SR 래치(102)를 포함한다.
비교기(101)는 입력단(+)의 전압이 입력단(-)의 전압 이상이면 논리 “1”을 지시하는 하이 레벨의 비교 신호(CM)를 출력하고, 입력단(+)의 전압이 입력단(-)의 전압 보다 낮으면, 논리 “0”을 지시하는 로우 레벨의 비교 신호(CM)을 출력할 수 있다. 비교기(101)의 입력단(-)에는 전원 전압(VS)이 입력되고, 비교기(101)의 입력단(+)에는 기준 전압(VR)이 입력될 수 있다. 전원 전압(VS)이 BMS(20)을 구동시킬 수 있는 레벨이지만, 제1 메인 릴레이(30), 제2 메인 릴레이(40), 및 프리챠지 릴레이(50)를 동작시키기에는 낮은 레벨인 것을 감지하기 위한 레벨로 기준 전압(VR)이 설정될 수 있다. 예를 들어, 배터리 시스템(1)을 장착한 차량의 정상적인 시동 시 전원 전압이 13V인데, 저온 시동 시, 보드(4)로 들어오는 전원 전압(VS)이 수십 밀리 초(ms)동안 5.5V로 떨어졌다가 13V로 올라올 수 있다. 이때, 5.5V는 BMS(20)을 동작시킬 수 있는 전압 레벨이지만, 제1 메인 릴레이(30), 제2 메인 릴레이(40), 및 프리챠지 릴레이(50)의 동작 전압으로는 부족한 레벨이다. 이에 따라, 기준 전압(VR)을 5.5V로 설정할 수 있다.
SR 래치(102)는 셋단(S)에 입력되는 신호에 기초하여 출력단(Q)의 감지 신호(QS)를 결정하고, 리셋단(R)에 입력되는 신호에 기초하여 출력단(Q)의 감지 신호(QS)를 리셋한다. 예를 들어, 셋단(S)의 입력 신호가 논리 “1”에 대응하는 하이 레벨일 때, 감지 신호(QS)는 하이 레벨이 되고, 리셋단(R)의 입력 신호가 논리 “1”에 대응하는 하이 레벨일 때, 감지 신호(QS)는 로우 레벨이 된다. 셋단(S) 및 리셋 단(R)의 입력이 논리 “0”에 대응하는 로우 레벨일 때, 감지 신호(QS)는 유지된다. 비교기(101)의 출력인 비교 신호(CM)가 하이 레벨이면, SR 래치(103)는 하이 레벨의 감지 신호(QS)를 생성하고, 리셋단(R)의 입력이 하이 레벨이면 감지 신호(QS)를 로우 레벨로 리셋할 수 있다.
이하, 도 2를 참조하여 일 실시예에 따른 융접합 방지 방법을 설명한다.
도 2는 일 실시예에 따른 융접합 방지 방법을 나타낸 순서도이다.
먼저, BMS(20)는 감지 신호(QS)가 논리 “1”을 지시하는 하이 레벨인지 판단한다(S1). 감지 신호(QS)가 “1”이 아닌 논리 “0”을 지시하는 로우 레벨일 때, 지속적으로 S1 단계를 반복한다. 감지 신호(QS)가 논리 1을 지시하는 것은, 전원 전압(VS)이 기준 전압(VR) 이하인 것을 의미한다.
S1 단계의 판단 결과, 감지 신호(QS)가 “1”일 때, BMS(20)은 모든 릴레이를 개방한다(S2). 즉, 제1 메인 릴레이(30), 제2 메인 릴레이(40), 및 프리챠지 릴레이(50)의 이전 상태에 관계없이 모두 개방한다.
이어서, BMS(20)는 프리챠지 릴레이(50) 및 제2 메인 릴레이(40)를 닫기 위한 온 레벨의 제어 전압(VG2) 및 제어 전압(VG3)을 프리챠지 릴레이(50) 및 제2 메인 릴레이(40)에 출력한다. 전원 전압(VS)이 기준 전압(VR) 이상인 정상 상태라면, 온 레벨의 제어 전압(VG2, VG3)에 따라 프리챠지 릴레이(50) 및 제2 메인 릴레이(40)가 닫힌다(S3). 그러면, 배터리(10), 프리챠지 릴레이(50), 프리챠지 저항(60), 및 제2 메인 릴레이(40)를 통해 흐르는 전류에 의해 프리챠지가 진행된다. 프리챠지 전류에 의해 링크 커패시터(80)가 충전된다.
만약, 전원 전압(VS)이 기준 전압(VR) 미만이라면, 온 레벨의 제어 전압(VG2, VG3)임에도 불구하고, 전원 전압(VS)이 낮아서 프리챠지 릴레이(50) 및 제2 메인 릴레이(40)는 닫히지 않는다. 이후, 전원 전압(VS)이 기준 전압(VR) 이상이 되면 프리챠지 릴레이(50) 및 제2 메인 릴레이(40)가 닫힌다.
프리챠지에 의해 링크 커패시터(80)의 양단 전압인 링크 전압이 배터리(10)의 양단 전압 대비 소정 비율에 도달하면 프리챠지가 완료된 것으로 판단될 수 있다. BMS(20)은 링크 전압을 감지하여 프리챠지 완료 여부를 판단한다(S4). 소정 비율은 95~97% 범위 내에서 설정될 수 있다. S4 단계의 판단 결과, 링크 전압이 배터리(10)의 양단 전압 대비 소정 비율에 이르지 못한 경우, 프리챠지는 계속 진행되고, S4 단계를 지속적으로 반복한다.
S4 단계의 판단 결과, 프리챠지가 완료된면, BMS(20)은 제1 메인 릴레이(30)를 닫고, 프리챠지 릴레이(50)를 개방한다(S5). 제1 메인 릴레이(30)의 닫히는 시점과 프리챠지 릴레이(50)의 개방 시점 사이에 소정의 시간 지연이 있을 수 있다.
이어서, BMS(20)은 리셋 신호(RS)를 논리 “1”에 대응하는 하이 레벨로 생성한다(S6). 그러면, SR 래치(102)의 리셋단(R)에 하이 레벨이 입력되어 감지 신호(QS)는 논리 “0”에 대응하는 로우 레벨로 변경될 수 있다. 즉, 감지 신호(QS)가 초기 상태로 리셋된다.
BMS(20)은 감지 신호(QS)가 “0”인지 판단한다(S7). S7 단계의 판단 결과, 감지 신호(QS)가 0이 아니라면, BMS(20)은 리셋 신호(RS)를 1로 유지한다.
S7 단계의 판단 결과, 감지 신호(QS)가 0이면, BMS(20)은 리셋 신호(RS)를 논리 “0”에 대응하는 로우 레벨로 생성한다(S8).
종래 기술은 납축 전지의 순간적인 전압 강하(drop)가 발생하는 것을 방지하기 위해 커패시터를 이용한다. 그러나 종래 기술은 납축 전지의 전압 강하가 수십 밀리 초 동안 발생하는 경우까지 고려하고 있지 않다. 수십 밀리 초의 전압 강하를 방지하기 위해서는, 다수의 커패시터가 필요하고 이로 인한 보드 크기가 커질 수 있기 때문이다. 또한, 종래 소프트웨어로 납축 전지의 전압 강하를 감지하여 릴레이 동작을 중지하는 방식은 동작 속도에 문제가 있다. 즉, 소프트웨어를 실행하는데 소요되는 시간 문제로 전압 강하를 감지하지 못하는 경우가 발생할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는, 하드웨어를 이용하여 납축 전지의 전압 강하를 감지할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템은, 납축 전지의 전압을 비교하는 비교기 및 비교기의 출력에 따라 동작하는 SR 래치를 이용하여 납축 전지의 전압 강하 발생을 감지할 수 있다. 하드웨어로 전압 강하가 감지되므로, 소프트웨어 동작 속도에 따라 놓칠 수 있는 순간적인 전압 강하를 감지하고, 릴레이의 융접합을 방지할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지로 변형 및 개량한 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.
1: 배터리 시스템
2: 납축 전지
3: 전장 부하
10: 배터리
20: 배터리 관리 시스템
30: 제1 메인 릴레이
40: 제2 메인 릴레이
50: 프리챠지 릴레이
60: 프리챠지 저항
70: 전류 센서
80: 링크 커패시터
90: 퓨즈

Claims (12)

  1. 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리;
    상기 배터리의 일극과 제1 출력단 사이에 연결되어 있는 제1 메인 릴레이;
    상기 제1 메인 릴레이에 대해서 병렬 연결되어 있는 프리챠지 릴레이;
    상기 배터리의 타극과 제2 출력단 사이에 연결되어 있는 제2 메인 릴레이; 및
    상기 배터리의 충방전을 제어하고, 상기 제1 메인 릴레이, 상기 프리챠지 릴레이, 및 상기 제2 메인 릴레이를 제어하는 배터리 관리 시스템을 포함하고,
    상기 제1 메인 릴레이, 상기 프리챠지 릴레이, 상기 제2 메인 릴레이, 및 상기 배터리 관리 시스템은 외부의 납축 전지로부터 전원 전압을 공급받으며,
    상기 배터리 관리 시스템은, 상기 전원 전압이 소정의 기준 전압 이하일 때, 상기 제1 메인 릴레이, 상기 프리챠지 릴레이, 상기 제2 메인 릴레이를 개방하고, 상기 전원 전압이 상기 기준 전압 이상일 때, 상기 프리챠지 릴레이 및 상기 제2 메인 릴레이를 닫아 프리챠지를 진행하며, 상기 프리챠지가 완료된 후 상기 제1 메인 릴레이를 닫는, 배터리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 관리 시스템은,
    상기 전원 전압이 상기 기준 전압 이하일 때, 상기 제1 메인 릴레이, 상기 프리챠지 릴레이, 및 상기 제2 메인 릴레이 개방한 후,
    상기 프리챠지 릴레이 및 상기 제2 메인 릴레이를 닫는 제어 전압을 공급하고, 상기 전원 전압이 상기 기준 전압 이상이면, 상기 프리챠지 릴레이 및 상기 제2 메인 릴레이가 닫히는, 배터리 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 관리 시스템은,
    상기 프리챠지가 완료된 후 상기 제1 메인 릴레이를 닫은 후에, 상기 프리챠지 릴레이를 개방하는, 배터리 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전원 전압이 상기 기준 전압 이하인지를 감지하기 위한 비교기; 및
    상기 비교기의 출력인 비교 신호가 입력되는 셋단, 리셋 신호가 입력되는 리셋단, 및 상기 비교 신호 및 상기 리셋 신호에 따라 결정된 감지 신호를 출력하는 출력단을 포함하는 SR 래치를 더 포함하는, 배터리 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 배터리 관리 시스템은,
    상기 감지 신호가 상기 비교 신호에 의해 논리 1에 대응하는 레벨로 변경할 때, 상기 전원 전압이 상기 기준 전압 이하인 것을 감지하는, 배터리 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 배터리 관리 시스템은,
    상기 프리챠지 완료 후 상기 리셋 신호를 논리 1에 대응하는 레벨로 변경하는, 배터리 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 배터리 관리 시스템은,
    상기 논리 1에 대응하는 레벨의 리셋 신호에 의해 상기 감지 신호가 논리 0에 대응하는 레벨로 변경한 것을 확인한 후, 상기 리셋 신호를 논리 0에 대응하는 레벨로 변경하는, 배터리 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 기준 전압은,
    상기 전원 전압이 상기 배터리 관리 시스템을 구동시킬 수 있는 레벨이고, 상기 제1 메인 릴레이, 상기 제2 메인 릴레이, 및 상기 프리챠지 릴레이를 동작시키기에는 낮은 레벨인 것을 감지하기 위한 레벨로 설정되는, 배터리 시스템.
  9. 배터리, 상기 배터리에 대한 전류 경로를 제공하는 제1 메인 릴레이, 제2 메인 릴레이, 프리챠지 릴레이, 및 SR 래치를 포함하는 배터리 시스템에 적용된 융접합 방지 방법에 있어서,
    상기 SR 래치의 출력인 감지 신호를 이용하여 전원 전압이 소정의 기준 전압 이하인지 판단하는 단계;
    상기 판단 결과, 상기 전원 전압이 상기 기준 전압 이하일 때, 상기 제1 및 제2 메인 릴레이, 및 상기 프리챠지 릴레이를 개방하는 단계;
    상기 개방 단계 이후, 상기 전원 전압이 상기 기준 전압 이상일 때, 상기 프리챠지 릴레이 및 상기 제2 메인 릴레이를 닫아 프리챠지를 진행하는 단계;
    상기 프리챠지가 완료된 후, 상기 제1 메인 릴레이를 닫는 단계; 및
    상기 제1 메인 릴레이를 닫은 후, 상기 프리챠지 릴레이를 개방하는 단계를 포함하고,
    상기 전원 전압은 상기 제1 및 제2 메인 릴레이, 및 상기 프리챠지 릴레이에 공급되는 전압이고, 상기 프리챠지 릴레이는 상기 제1 메인 릴레이에 대해 병렬 연결되어 있는, 융접합 방지 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 프리챠지 릴레이를 개방한 후, 상기 감지 신호를 리셋시키기 위해 상기 SR 래치의 리셋단에 논리 1에 대응하는 레벨의 리셋 신호를 공급하는 단계를 더 포함하는, 융접합 방지 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 감지 신호가 리셋되었는지 판단하는 단계; 및
    상기 감지 신호가 리셋되었으며, 상기 리셋 신호를 논리 0에 대응하는 레벨로 변경하는 단계를 더 포함하는, 융접합 방지 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 기준 전압은,
    상기 전원 전압이 상기 배터리 관리 시스템을 구동시킬 수 있는 레벨이고, 상기 제1 메인 릴레이, 상기 제2 메인 릴레이, 및 상기 프리챠지 릴레이를 동작시키기에는 낮은 레벨인 것을 감지하기 위한 레벨로 설정되는, 융접합 방지 방법.
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