KR20220005071A - 차량의 배터리 시스템, 충방전 방법 및 차량 - Google Patents

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우한 로투스 칼스 컴퍼니 리미티드
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Abstract

차량의 배터리 시스템, 충방전 방법 및 차량에 있어서, 여기에는 서로 연결된 에너지 저장 장치(1) 및 직류 충방전 인터페이스(2)가 포함된다. 에너지 저장 장치(1)는 제1 배터리 팩(17) 및 제2 배터리 팩(18)을 포함하며, 인접한 배터리 팩 사이에는 제1 배터리 간 스위치(11) 및 제2 배터리 간 스위치(12)가 설치된다. 제1 배터리 간 스위치(11)의 유입선단(111)은 제1 배터리 팩(17)의 제1 전극을 연결하고, 제1 배터리 간 스위치(11)의 제1 유출선단(112)은 에너지 저장 장치(1)의 제1 전극을 연결한다. 제1 배터리 간 스위치(11)의 제2 유출선단(113)은 제2 배터리 간 스위치(12)의 제1 유출선단(112)을 연결한다. 제2 배터리 간 스위치(12)의 제2 유출선단(113)은 에너지 저장 장치(1)의 제2 전극을 연결하고, 제2 배터리 간 스위치(12)의 유입선단(111)은 제2 배터리 팩(18)의 제2 전극을 연결한다. 직류 충방전 인터페이스(2)의 제1 전극은 에너지 저장 장치(1)의 제1 전극을 연결하고, 직류 충방전 인터페이스(2)의 제2 전극은 에너지 저장 장치(1)의 제2 전극을 연결한다. 이는 고압 플랫폼 배터리 팩이 저압 충전기로 충전하지 못하는 문제를 해결한다.

Description

차량의 배터리 시스템, 충방전 방법 및 차량
본 발명은 배터리 기술 분야에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 배터리 시스템, 충방전 방법 및 차량에 관한 것이다.
최근 몇 년 동안 국가에서 신에너지 차량의 개발을 적극 추진함에 따라 파워 배터리 부문도 크게 발전하면서 파워 배터리의 안전성이 점점 더 중요해지고 있다. 사용 시 및 판매 후 유지보수 과정에서 파워 배터리의 안전성을 보장하기 위해, 수동 서비스 스위치(Manual Service Disconnect, MSD)는 이미 파워 배터리의 주요한 구성으로 자리 잡았다.
전기차가 보급됨에 따라 승용차에는 점차적으로 고압 플랫폼의 배터리 시스템(예를 들어 800V 플랫폼)이 사용되기 시작하였으나, 시중에는 두 가지 규격의 충전기(예를 들어 저압 플랫폼 400V 및 고압 플랫폼 800V)가 있다. 따라서 고압 플랫폼 배터리를 사용하는 전기차가 저압 충전기를 만날 경우 충전을 수행할 수 없어 차량의 편의성이 떨어지게 된다. 또한 사용자의 사용 수요를 충족시킬 수 없고 제품 경쟁력도 저하된다.
현재 승용차의 배터리 시스템 내부에 부분적인 고장이 발생할 경우(예를 들어 단일 배터리 노후화, 과전압 및 저전압 등 문제), 차량 및 운전자의 안전을 위해 해당 시스템을 방전시킬 수 없어 차량이 동력을 잃거나 작동이 멈추게 된다. 현장에서 구조나 견인차를 기다릴 수밖에 없어 차량의 안전성이 떨어지고 사용자의 사용 수요를 충족시키지 못해 제품 경쟁력이 떨어지게 된다.
승용차에 고압 배터리 시스템(예를 들어 800V 플랫폼)을 사용하나 전기 소자가 저전압 플랫폼(예를 들어 400V 플랫폼)인 경우, 부분 전압(예를 들어 400V)의 방전을 수행해야 한다.
현재 상이한 전압 플랫폼의 스위칭을 해결하는 것과 유사한 다른 발명에는 모두 릴레이, 접촉기 또는 기타 파워 릴레이의 도통과 차단 방법이 채택되나, 이는 내부 단락의 위험이 있다.
따라서 다음과 같은 차량의 배터리 시스템, 충방전 방법 및 차량의 기술적 해결책을 제시하는 것이 시급하다. 국부적인 배터리 고장 발생 시 배터리 시스템을 고장 없는 저압 모드로 전환하고, 배터리가 일부 전력을 출력하여 계속해서 차량이 주행하도록 구동할 수 있으며, 상이한 전력 사용 또는 충전 수요 하에서 충전 또는 방전 요건을 충족시킬 수 있어야 한다.
종래 기술의 문제를 해결하기 위해 본 발명은 차량의 배터리 시스템을 제안한다. 여기에는 서로 연결된 에너지 저장 장치 및 직류 충방전 인터페이스가 포함된다.
상기 에너지 저장 장치는 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩을 적어도 포함하고, 인접한 상기 배터리 팩 사이에는 배터리 간 스위치가 설치된다.
상기 직류 충방전 인터페이스의 제1 전극은 각각 상기 에너지 저장 장치의 제1 전극 및 상기 배터리 간 스위치의 일단과 연결된다. 상기 직류 충방전 인터페이스의 제2 전극은 각각 상기 에너지 저장 장치의 제2 전극 및 상기 배터리 간 스위치의 타단과 연결된다.
또한 상기 배터리 간 스위치는 제1 배터리 간 스위치 및 제2 배터리 간 스위치를 포함한다. 상기 제1 배터리 간 스위치 및 상기 제2 배터리 간 스위치는 모두 단극 쌍투형(single-pole double-throw, SPDT) 스위치이다.
상기 제1 배터리 간 스위치의 유입선단은 제1 배터리 팩의 제1 전극을 연결하고, 상기 제1 배터리 간 스위치의 제1 유출선단은 상기 직류 충방전 인터페이스의 제1 전극을 연결한다. 상기 제1 배터리 간 스위치의 제2 유출선단은 상기 제2 배터리 간 스위치의 제1 유출선단을 연결한다. 상기 제2 배터리 간 스위치의 제2 유출선단은 상기 직류 충방전 인터페이스의 제2 전극을 연결하고, 상기 제2 배터리 간 스위치의 유입선단은 제2 배터리 팩의 제2 전극을 연결한다.
또한 제1 릴레이를 더 포함한다.
상기 제1 릴레이의 일단은 상기 직류 충방전 인터페이스의 제2 전극을 연결하고, 상기 제1 릴레이의 타단은 각각 상기 에너지 저장 장치의 제2 전극 및 상기 제2 배터리 간 스위치 각 세트의 제2 유출선단과 연결된다.
또는 상기 제1 릴레이의 일단은 각각 상기 직류 충방전 인터페이스의 제2 전극 및 상기 제2 배터리 간 스위치 각 세트의 제2 유출선단과 연결되고, 상기 제1 릴레이의 타단은 상기 에너지 저장 장치의 제2 전극과 연결된다.
또한 제2 릴레이를 더 포함한다.
상기 제2 릴레이의 일단은 상기 직류 충방전 인터페이스의 제1 전극을 연결하고, 상기 제2 릴레이의 타단은 각각 상기 에너지 저장 장치의 제1 전극 및 상기 제1 배터리 간 스위치 각 세트의 제1 유출선단과 연결된다.
또는 상기 제2 릴레이의 일단은 각각 상기 직류 충방전 인터페이스의 제1 전극 및 상기 제1 배터리 간 스위치 각 세트의 제1 유출선단과 연결되고, 상기 제2 릴레이의 타단은 상기 에너지 저장 장치의 제1 전극과 연결된다.
또한 제3 릴레이를 더 포함한다.
상기 제3 릴레이의 일단은 상기 제2 릴레이의 일단을 연결하고, 상기 제3 릴레이의 타단은 상기 제1 배터리 간 스위치의 제1 유출선단을 연결한다.
또는 상기 제3 릴레이의 일단은 상기 제2 릴레이의 타단을 연결하고, 상기 제3 릴레이의 타단은 상기 제1 배터리 간 스위치의 제1 유출선단을 연결한다.
또한 제4 릴레이를 더 포함한다.
상기 제4 릴레이의 일단은 상기 제1 릴레이의 일단을 연결하고, 상기 제4 릴레이의 타단은 상기 제2 배터리 간 스위치의 제2 유출선단을 연결한다.
또는 상기 제4 릴레이의 일단은 상기 제1 릴레이의 타단을 연결하고, 상기 제4 릴레이의 타단은 상기 제2 배터리 간 스위치의 제2 유출선단을 연결한다.
또한 상기 직류 충방전 인터페이스는 방전 인터페이스 및 충전 인터페이스를 포함한다.
상기 방전 인터페이스의 제1 전극은 상기 충전 인터페이스의 제1 전극과 연결된다.
상기 방전 인터페이스의 제2 전극은 상기 충전 인터페이스의 제2 전극과 연결된다.
또한 상기 직류 충방전 인터페이스는 제5 릴레이를 더 포함한다.
상기 제5 릴레이의 일단은 상기 충전 인터페이스의 제2 전극을 연결하고, 상기 제5 릴레이의 타단은 각각 상기 방전 인터페이스의 제2 전극 및 상기 에너지 저장 장치의 제2 전극과 연결된다.
또한 상기 직류 충방전 인터페이스는 제6 릴레이를 더 포함한다.
상기 제6 릴레이의 일단은 상기 충전 인터페이스의 제1 전극을 연결하고, 상기 제6 릴레이의 타단은 각각 상기 방전 인터페이스의 제1 전극 및 상기 에너지 저장 장치의 제1 전극과 연결된다.
또한 제어 유닛을 더 포함한다.
상기 제어 유닛은 각각 상기 에너지 저장 장치, 상기 제1 배터리 간 스위치, 상기 제2 배터리 간 스위치, 제1 릴레이, 제2 릴레이, 제3 릴레이, 제4 릴레이, 제5 릴레이 및/또는 제6 릴레이와 연결된다. 이는 상기 제1 배터리 간 스위치, 상기 제2 배터리 간 스위치, 제1 릴레이, 제2 릴레이, 제3 릴레이, 제4 릴레이, 제5 릴레이 및/또는 제6 릴레이의 차단 또는 폐합을 제어하는 데 사용된다. 이를 통해 상기 에너지 저장 장치가 고압 충방전 모드, 저압 충방전 모드 및 보호 충방전 모드 중 하나에 따라 충전 또는 방전을 수행하도록 구현한다.
또한 상기 제어 유닛은 배터리 검출 장치를 포함한다.
상기 배터리 검출 장치는 상기 배터리 팩 각 세트와 연결되어, 상기 배터리 팩의 작동 상태를 검출하는 데 사용된다.
상기 제어 유닛은 외장 충방전 장치에서 전송하는 충방전 파라미터 정보 및 상기 배터리 검출 장치에서 전송하는 상기 작동 상태 정보를 수신한다. 상기 충방전 파라미터 정보 및 상기 작동 상태 정보에 따라 상기 제1 배터리 간 스위치, 상기 제2 배터리 간 스위치, 제1 릴레이, 제2 릴레이, 제3 릴레이, 제4 릴레이, 제5 릴레이 및/또는 제6 릴레이의 차단 또는 폐합을 제어한다. 이를 통해 상기 배터리 팩이 고압 충방전 모드, 저압 충방전 모드 및 보호 충방전 모드 중 하나에 따라 충방전을 수행하도록 구현한다.
또한 상기 배터리 검출 장치는 상기 배터리 팩의 하전 상태 정보를 검출하는 데 더 사용된다.
상기 제어 유닛은 상기 배터리 검출 장치에 의해 피드백된 하전 상태 정보에 따라 상기 배터리 팩이 완전히 충전되었는지 여부를 검출하고, 상기 배터리 팩이 완전히 충전되었음이 확인된 후, 상기 제5 릴레이 및/또는 상기 제6 릴레이가 차단되도록 제어하는 데 사용된다.
다른 일 양상에 있어서, 본 발명은 차량의 배터리 시스템의 충방전 방법을 제공한다. 상기 방법은 하기 단계를 포함한다.
상기 배터리 팩 각 세트의 작동 상태 정보를 획득한다.
수신한 충방전 파라미터 정보 및 작동 상태에 따라, 상기 배터리 간 스위치가 차단 또는 폐합되도록 제어하여, 상기 배터리 팩이 고압 충방전 모드, 저압 충방전 모드, 보호 충방전 모드 중 하나에 따라 충전 또는 방전을 수행하도록 구현한다.
또한 상기 배터리 간 스위치는 제1 배터리 간 스위치 및 제2 배터리 간 스위치를 포함한다. 상기 제1 배터리 간 스위치와 상기 제2 배터리 간 스위치는 모두 SPDT 스위치이다. 상기 수신한 충방전 파라미터 정보와 작동 상태에 따라, 상기 배터리 간 스위치가 차단 또는 폐합되도록 제어하여, 상기 배터리 팩이 고압 충방전 모드, 저압 충방전 모드, 보호 충방전 모드 중 하나에 따라 충전 또는 방전을 수행하도록 구현하는 단계 이전에, 하기 단계를 더 포함한다.
상기 제1 배터리 간 스위치, 상기 제2 배터리 간 스위치, 제1 릴레이 및 제2 릴레이의 대응하는 현재 위치 상태 정보를 획득한다.
이에 상응하여 수신한 충방전 파라미터 정보, 상기 작동 상태 정보 및 상기 현재 위치 상태 정보에 따라, 상기 제1 배터리 간 스위치, 상기 제2 배터리 간 스위치, 제1 릴레이, 제2 릴레이의 차단 또는 폐합을 제어한다. 이를 통해 상기 배터리 팩이 고압 충방전 모드, 저압 충방전 모드, 보호 충방전 모드 중 하나에 따라 충전 또는 방전을 수행하도록 구현한다.
또한 상기 작동 상태 정보는 고장 상태 메시지를 포함한다. 상기 충방전 파라미터 정보는 충전기 식별 메시지를 포함한다.
수신한 상기 충전기 식별 메시지 특성화의 전압이 상기 배터리 팩 각 세트의 정격 전압과 같고, 획득한 상기 배터리 팩 특정 세트의 작동 상태가 고장 상태 메시지인 경우, 상기 고장 상태 메시지에 대응하는 상기 배터리 팩의 상기 제1 배터리 간 스위치와 상기 제2 배터리 간 스위치가 차단되도록 제어한다. 또한 상기 제1 릴레이와 상기 제2 릴레이가 폐합되도록 제어하고, 나머지 상기 배터리 팩에 대응하는 제1 배터리 간 스위치가 제1 유출선단에 폐합되고 상기 제2 배터리 간 스위치가 제2 유출선단에 폐합되도록 제어한다. 고장 나지 않은 상기 배터리 팩 각 세트가 병렬 방식으로 상기 직류 충방전 인터페이스와 연결되어, 상기 보호 충전 모드로 진입하여 충전을 수행하도록 만든다.
또한 수신한 상기 충전기 식별 메시지 특성화의 전압이 모든 상기 배터리 팩의 정격 전압의 합과 같고, 획득하지 않은 상기 배터리 팩 특정 세트의 작동 상태가 고장 상태 메시지인 경우, 상기 제1 릴레이와 상기 제2 릴레이가 폐합되도록 제어한다. 또한 나머지 상기 배터리 팩에 대응하는 제1 배터리 간 스위치는 제2 유출선단에 폐합되고 상기 제2 배터리 간 스위치는 제1 유출선단에 폐합되도록 제어한다. 이를 통해 상기 배터리 팩 각 세트가 직렬 방식으로 상기 직류 충방전 인터페이스와 연결되어, 상기 고압 충전 모드로 진입하여 충전을 수행하도록 만든다.
또한 수신한 상기 충전기 식별 메시지 특성화의 전압이 상기 배터리 팩 각 세트의 정격 전압과 같고, 획득하지 않은 상기 배터리 팩 특정 세트의 작동 상태가 고장 상태 메시지인 경우, 상기 제1 릴레이와 상기 제2 릴레이가 폐합되도록 제어한다. 또한 상기 제1 배터리 간 스위치는 제1 유출선단에 폐합되고 상기 제2 배터리 간 스위치는 제2 유출선단에 폐합되도록 제어한다. 이를 통해 상기 배터리 팩 각 세트가 병렬 방식으로 상기 직류 충방전 인터페이스와 연결되어, 상기 저압 충전 모드로 진입하여 충전을 수행하도록 만든다.
다른 일 양상에 있어서, 본 발명은 차량을 제공한다. 상기 차량에는 상술한 차량의 배터리 시스템이 설치된다.
본 발명 실시예에 따른 유익한 효과는 하기와 같다.
고압/저압 플랫폼 파워 배터리가 저압/고압 충전기에 의해 충전되지 않는 문제를 해결한다.
고압/저압 플랫폼 파워 배터리가 저압/고압에 의해 방전되지 않는 문제를 해결한다.
부분 배터리 시스템 내부의 부분 고장으로 사용할 수 없는 문제를 해결하였다.
일반적인 발명 방안에서 나타나기 쉬운 단락 제어 문제를 해결하였다.
이하에서는 본 발명 실시예 또는 종래 기술의 기술적 해결책을 보다 명확하게 설명하기 위해, 실시예 또는 종래 기술의 설명에 사용할 필요가 있는 첨부 도면을 간략하게 소개한다. 이하의 설명에 사용된 첨부 도면은 본 발명의 일부 실시예에 불과하며, 본 출원이 속한 기술분야의 당업자는 창의적인 노력 없이 이러한 첨부 도면으로부터 다른 첨부 도면을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명 실시예에서 제공하는 SPDT 스위치 개략도이다.
도 2는 본 발명 실시예에서 제공하는 차량의 배터리 시스템 구조도이다.
도 3은 본 발명 실시예에서 제공하는 다른 차량의 배터리 시스템 구조도이다.
도 4는 본 발명 실시예에서 제공하는 또 다른 차량의 배터리 시스템 구조도이다.
도 5는 본 발명 실시예에서 제공하는 또 다른 차량의 배터리 시스템 구조도이다.
도 6은 본 발명 실시예에서 제공하는 차량의 배터리 시스템의 충방전 방법의 흐름도이다.
도 7은 본 발명 실시예에서 제공하는 다른 차량의 배터리 시스템의 충방전 방법의 흐름도이다.
도 8은 본 발명 실시예에서 제공하는 또 다른 차량의 배터리 시스템의 충방전 방법의 흐름도이다.
여기에서 1은 에너지 저장 장치, 2는 직류 충방전 인터페이스다.
11은 제1 배터리 간 스위치, 12는 제2 배터리 간 스위치, 13은 제1 릴레이, 14는 제2 릴레이, 15는 제3 릴레이, 16은 제4 릴레이, 17은 제1 배터리 팩, 18은 제2 배터리 팩, 21은 제5 릴레이, 22는 제6 릴레이이다.
111은 유입선단, 112는 제1 유출선단, 113은 제2 유출선단이다.
이하에서는 본 발명의 실시예를 상세히 설명하며, 상기 실시예는 첨부 도면에 도시하였다. 여기에서 동일 또는 유사한 부호는 동일 또는 유사한 구성 요소를 나타내거나 동일 또는 유사한 기능을 갖는 구성 요소를 나타낸다. 이하에서 첨부 도면을 참조하여 설명하는 실시예는 예시적인 것으로, 본 발명을 해석하는 데에 사용되며 이는 본 발명을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
본 발명의 설명에 있어서, "상", "하", "꼭대기", "바닥", "안" 및 "밖" 등의 용어가 나타내는 방향 또는 위치 관계는 첨부 도면에 도시된 방향 또는 위치 관계를 기반으로 한다. 이는 본 발명을 간략하게 설명하기 위한 것으로, 표시 또는 암시하는 장치 또는 구성 요소가 반드시 특정한 방향, 특정한 방향 구조 및 조작으로 구비해야 하는 것은 아니므로, 이는 본 발명을 제한하는 것으로 이해해서는 안 된다. 본 발명의 설명에 있어서, 구체적으로 명확하게 한정되지 않는 한, "복수"의 의미는 2개 또는 2개 이상이다.
하나의 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결"된다고 언급된 경우, 이는 회로 연결일 수 있으며 통신 연결일 수도 있음에 유의한다.
달리 정의되지 않는 한, 본원에 사용된 모든 기술 및 과학 용어는 본 출원의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 본 출원의 명세서에 사용된 용어는 구체적인 실시방식을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 출원을 한정하려는 의도가 아님에 유의한다.
도 1은 본 발명의 실시예에서 제공하는 SPDT 스위치 개략도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, SPDT 스위치는 해당 장치에 온 위치 N, 온 위치 P 및 오프의 세 가지 상태가 있음을 나타낸다. 상기 SPDT 스위치는 유입선단, 제1 유출선단 N 및 제2 유출선단 P를 포함할 수 있다. SPDT 스위치는 쌍투 접촉기, 쌍투 릴레이, 및 멀티플렉서, 3극관 조합 회로, mosfet 조합 회로, IGBT 조합 회로, SiC 조합 회로를 포함하나 이에 한정되지 않는 동일 기능을 갖는 반도체 파워 소자를 포함하나 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 제1 릴레이, 제2 릴레이, 제3 릴레이, 제4 릴레이, 제5 릴레이 및 제6 릴레이는 폐합과 차단의 두 가지 상태만 있다. 여기에는 접촉기, 릴레이, 및 3극관, mosfet, IGBT, SiC 등 전자 부품일 수도 있는 반도체 파워 소자가 포함될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
도 2는 본 발명의 실시예에서 제공하는 차량의 배터리 시스템 구조도이다. 도 3은 본 발명 실시예에서 제공하는 다른 차량의 배터리 시스템 구조도이다. 도 4는 본 발명 실시예에서 제공하는 또 다른 차량의 배터리 시스템 구조도이다. 도 5는 본 발명 실시예에서 제공하는 또 다른 차량의 배터리 시스템 구조도이다. 도 2 내지 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 제공하는 차량의 배터리 시스템은 서로 연결된 에너지 저장 장치(1) 및 직류 충방전 인터페이스(2)를 포함한다.
상기 에너지 저장 장치(1)는 제1 배터리 팩(17)과 제2 배터리 팩(18)을 적어도 포함하고, 인접한 상기 배터리 팩 사이에는 배터리 간 스위치가 설치된다.
상기 직류 충방전 인터페이스(2)의 제1 전극은 각각 상기 에너지 저장 장치(1)의 제1 전극 및 상기 배터리 간 스위치의 일단과 연결된다. 상기 직류 충방전 인터페이스(2)의 제2 전극은 각각 상기 에너지 저장 장치(1)의 제2 전극 및 상기 배터리 간 스위치의 타단과 연결된다.
상술한 실시예를 기반으로 한 본 명세서의 일 실시예에 있어서, 상기 배터리 간 스위치는 제1 배터리 간 스위치(11) 및 제2 배터리 간 스위치(12)를 포함한다. 상기 제1 배터리 간 스위치(11) 및 상기 제2 배터리 간 스위치(12)는 모두 SPDT 스위치이다.
상기 제1 배터리 간 스위치(11)의 유입선단(111)은 제1 배터리 팩(17)의 제1 전극을 연결하고, 상기 제1 배터리 간 스위치(11)의 제1 유출선단(112)은 상기 직류 충방전 인터페이스(2)의 제1 전극을 연결한다. 상기 제1 배터리 간 스위치(11)의 제2 유출선단(113)은 상기 제2 배터리 간 스위치(12)의 제1 유출선단(112)을 연결한다. 상기 제2 배터리 간 스위치(12)의 제2 유출선단(113)은 상기 직류 충방전 인터페이스(2)의 제2 전극을 연결하고, 상기 제2 배터리 간 스위치(12)의 유입선단(111)은 제2 배터리 팩(18)의 제2 전극을 연결한다.
구체적으로, 에너지 저장 장치(1)는 제1 배터리 팩(17)과 제2 배터리 팩(18)을 적어도 포함한다. 제1 배터리 팩(17)과 제2 배터리 팩(18)의 정격 전압은 동일하거나 상이할 수 있음을 이해할 수 있다. 바람직하게는 제1 배터리 팩(17)과 제2 배터리 팩(18)의 정격 전압은 동일하다. 제1 배터리 팩(17)은 복수 세트의 직렬로 연결된 배터리를 포함할 수 있다. 각 세트의 배터리는 복수개의 직렬로 연결된 단일 배터리를 더 포함할 수 있다. 에너지 저장 장치(1)는 차량에 전기 에너지를 제공하는 데 사용될 수 있다. 단일 배터리의 정격 전압은 본 명세서의 실시예에서 구체적으로 한정하지 않으며, 실제 필요에 따라 설정할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 에너지 저장 장치(1)는 3개 이상의 배터리 팩을 포함할 수 있다. 각 2개의 배터리 팩 사이는 본 발명에서의 배터리 간 스위치에 의해 연결된다.
예시적으로, 에너지 저장 장치(1)가 병렬로 거치되고 정격 전압이 모두 400V인 제1 배터리 팩(17), 제2 배터리 팩(18) 및 제3 배터리 팩을 포함할 경우, 제1 배터리 팩(17)의 음극과 제2 배터리 팩(18)의 양극 사이에는 배터리 간 스위치(A)가 설치된다. 제2 배터리 팩(18)의 음극과 제3 배터리 팩의 양극 사이에는 배터리 간 스위치(B)가 설치된다. 제1 배터리 팩(17)의 양극은 직류 충방전 인터페이스의 양극을 연결한다. 제3 배터리 팩의 음극은 직류 충방전 인터페이스의 음극을 연결한다. 외장 충전 장비가 400V인 경우, 배터리 간 스위치(A)와 배터리 간 스위치(B)를 제어함으로써 제1 배터리 팩(17), 제2 배터리 팩(18) 및 제3 배터리 팩이 병렬 연결 상태에 놓이고 모두 직류 충방전 인터페이스를 통해 외장 충전 장비와 연결되도록 구현한다. 또한 제1 배터리 팩(17), 제2 배터리 팩(18) 및 제3 배터리 팩이 동시에 400V 전압 하에서 충전되도록 구현한다.
구체적으로, 직류 충방전 인터페이스(2)는 외장 충방전 장치를 연결하는 데 사용될 수 있으며 전기 에너지 소모 장치를 연결하는 데 사용될 수도 있다. 외장 충방전 장치는 배터리 시스템 충방전에 사용될 수 있다. 외장 충방전 장치는 충전기일 수 있으며, 기타 충방전 장치일 수도 있다. 전기 에너지 소모 장치는 엔진, 조명 장치 등일 수 있다. 직류 충방전 인터페이스(2)는 외장 충방전 장치의 삽입 연결 방식과 매칭될 수 있다. 직류 충방전 인터페이스(2)의 구체적인 구현 형태는 제한되지 않는다. 직류 충방전 인터페이스(2)는 충방전건(gun)으로 설치될 수 있다. 상기 충방전건은 전기차의 충방전 인터페이스에 삽입될 수 있으며, 이 둘 사이는 핸드쉐이크 프로토콜(handshake protocol)을 완료한 후 정식 연결된다.
구체적으로, 직류 충방전 인터페이스(2)는 부하를 연결할 수 있으며 직류 충전기를 연결할 수도 있다.
구체적으로, 제1 배터리 간 스위치(11)와 제2 배터리 간 스위치(12)는 배터리 팩 사이의 연결 또는 차단 관계를 스위칭하는 데 사용될 수 있다. 그 구체적인 연결 방식은 직렬 연결 또는 병렬 연결일 수 있다.
제1 전극과 제2 전극은 상대적인 전극임을 이해할 수 있다. 예시적으로 제1 전극이 음극이면 제2 전극은 양극이다.
상술한 실시예를 기반으로 한 본 명세서의 일 실시예에 있어서 제1 릴레이(13)를 더 포함한다.
상기 제1 릴레이(13)의 일단은 상기 직류 충방전 인터페이스(2)의 제2 전극을 연결한다. 상기 제1 릴레이(13)의 타단은 각각 상기 에너지 저장 장치(1)의 제2 전극 및 상기 제2 배터리 간 스위치(12) 각 세트의 제2 유출선단(113)과 연결된다.
또는 상기 제1 릴레이(13)의 일단은 각각 상기 직류 충방전 인터페이스(2)의 제2 전극 및 상기 제2 배터리 간 스위치(12) 각 세트의 제2 유출선단(113)과 연결된다. 상기 제1 릴레이(13)의 타단은 상기 에너지 저장 장치(1)의 제2 전극과 연결된다.
구체적으로, 제1 릴레이(13)는 에너지 저장 장치(1)의 제2 전극과 직류 충방전 인터페이스(2)의 제2 전극 사이의 회로를 차단 또는 폐합하는 데 사용될 수 있다. 또는 제1 릴레이(13)는 제1 배터리 팩(17)의 제2 전극과 직류 충방전 인터페이스(2)의 제2 전극 사이의 회로를 차단 또는 폐합하는 데 사용될 수 있다.
상술한 실시예를 기반으로 한 본 명세서의 일 실시예에 있어서 제2 릴레이(14)를 더 포함한다.
상기 제2 릴레이(14)의 일단은 상기 직류 충방전 인터페이스(2)의 제1 전극을 연결한다. 상기 제2 릴레이(14)의 타단은 각각 상기 에너지 저장 장치(1)의 제1 전극 및 상기 제1 배터리 간 스위치(11) 각 세트의 제1 유출선단(112)과 연결된다.
또는 상기 제2 릴레이(14)의 일단은 각각 상기 직류 충방전 인터페이스(2)의 제1 전극 및 상기 제1 배터리 간 스위치(11) 각 세트의 제1 유출선단(112)과 연결된다. 상기 제2 릴레이(14)의 타단은 상기 에너지 저장 장치(1)의 제1 전극과 연결된다.
구체적으로, 제2 릴레이(14)는 에너지 저장 장치(1)의 제1 전극과 직류 충방전 인터페이스(2)의 제1 전극 사이의 회로를 차단 또는 폐합하는 데 사용될 수 있다. 또는 제2 릴레이(14)는 제1 배터리 팩(17)의 제1 전극과 직류 충방전 인터페이스(2)의 제1 전극 사이의 회로를 차단 또는 폐합하는 데 사용될 수 있다.
상술한 실시예를 기반으로 한 본 명세서의 일 실시예에 있어서 제3 릴레이(15)를 더 포함한다.
상기 제3 릴레이(15)의 일단은 상기 제2 릴레이(14)의 일단을 연결하고, 상기 제3 릴레이(15)의 타단은 상기 제1 배터리 간 스위치(11)의 제1 유출선단(112)을 연결한다.
또는 상기 제3 릴레이(15)의 일단은 상기 제2 릴레이(14)의 타단을 연결하고, 상기 제3 릴레이(15)의 타단은 상기 제1 배터리 간 스위치(11)의 제1 유출선단(112)을 연결한다.
구체적으로, 제3 릴레이(15)는 제1 배터리 팩(17)의 제1 전극과 직류 충방전 인터페이스(2)의 제1 전극 사이의 회로를 차단 또는 폐합하는 데 사용될 수 있다. 또는 제3 릴레이(15)는 제1 배터리 팩(17)의 제1 전극과 제2 릴레이(14) 사이의 회로를 차단 또는 폐합하는 데 사용될 수 있다.
상술한 실시예를 기반으로 한 본 명세서의 일 실시예에 있어서 제4 릴레이(16)를 더 포함한다.
상기 제4 릴레이(16)의 일단은 상기 제1 릴레이(13)의 일단을 연결하고, 상기 제4 릴레이(16)의 타단은 상기 제2 배터리 간 스위치(12)의 제2 유출선단(113)을 연결한다.
또는 상기 제4 릴레이(16)의 일단은 상기 제1 릴레이(13)의 타단을 연결하고, 상기 제4 릴레이(16)의 타단은 상기 제2 배터리 간 스위치(12)의 제2 유출선단(113)을 연결한다.
구체적으로, 제4 릴레이(16)는 제2 배터리 팩(18)의 제2 전극과 직류 충방전 인터페이스(2)의 제2 전극 사이의 회로를 차단 또는 폐합하는 데 사용될 수 있다. 또는 제4 릴레이(16)는 제2 배터리 팩(18)의 제2 전극과 제1 릴레이(13) 사이의 회로를 차단 또는 폐합하는 데 사용될 수 있다.
상술한 실시예를 기반으로 한 본 명세서의 일 실시예에 있어서, 상기 직류 충방전 인터페이스(2)는 방전 인터페이스 및 충전 인터페이스를 포함한다.
상기 방전 인터페이스의 제1 전극은 상기 충전 인터페이스의 제1 전극과 연결된다.
상기 방전 인터페이스의 제2 전극은 상기 충전 인터페이스의 제2 전극과 연결된다.
구체적으로, 방전 인터페이스와 충전 인터페이스는 병렬로 연결되며 방전 인터페이스의 제1 전극은 각 배터리 팩의 제1 전극과 연결될 수 있다. 방전 인터페이스의 제2 전극은 각 배터리 팩의 제2 전극과 연결된다.
상술한 실시예를 기반으로 한 본 명세서의 일 실시예에 있어서, 상기 직류 충방전 인터페이스(2)는 제 5 릴레이(21)를 더 포함한다.
상기 제5 릴레이(21)의 일단은 상기 충전 인터페이스의 제2 전극을 연결하고, 상기 제5 릴레이(21)의 타단은 각각 상기 방전 인터페이스의 제2 전극 및 상기 에너지 저장 장치(1)의 제2 전극과 연결된다.
구체적으로, 제5 릴레이(21)는 충전 인터페이스의 제2 전극과 에너지 저장 장치(1) 또는 각 배터리 팩의 제2 전극의 회로 연결을 폐합 또는 차단하는 데 사용될 수 있다.
제5 릴레이(21)는 방전 인터페이스의 제2 전극과 에너지 저장 장치(1) 또는 각 배터리의 제2 전극 사이에 설치될 수도 있음을 이해할 수 있다.
상술한 실시예를 기반으로 한 본 명세서의 일 실시예에 있어서, 상기 직류 충방전 인터페이스(2)는 제 6 릴레이(22)를 더 포함한다.
상기 제6 릴레이（22）의 일단은 상기 충전 인터페이스의 제1 전극을 연결하고, 상기 제6 릴레이（22）의 타단은 각각 상기 방전 인터페이스의 제1 전극 및 상기 에너지 저장 장치（1）의 제1 전극과 연결된다.
구체적으로, 제6 릴레이(22)는 충전 인터페이스의 제1 전극과 에너지 저장 장치(1) 또는 각 배터리 팩의 제1 전극의 회로 연결을 폐합 또는 차단하는 데 사용될 수 있다.
제6 릴레이(22)는 방전 인터페이스의 제1 전극과 에너지 저장 장치(1) 또는 각 배터리의 제1 전극 사이에 설치될 수도 있음을 이해할 수 있다.
상술한 실시예를 기반으로 한 본 명세서의 일 실시예에 있어서 제어 유닛을 더 포함한다.
상기 제어 유닛은 각각 상기 에너지 저장 장치(1), 상기 제1 배터리 간 스위치(11), 상기 제2 배터리 간 스위치(12), 제1 릴레이(13), 제2 릴레이(14), 제3 릴레이(15), 제4 릴레이(16), 제5 릴레이(21) 및/또는 제6 릴레이(22)와 연결된다. 이는 상기 제1 배터리 간 스위치(11), 상기 제2 배터리 간 스위치(12), 제1 릴레이(13), 제2 릴레이(14), 제3 릴레이(15), 제4 릴레이(16), 제5 릴레이(21) 및/또는 제6 릴레이(22)의 차단 또는 폐합을 제어하는 데 사용된다. 이를 통해 상기 에너지 저장 장치(1)가 고압 충방전 모드, 저압 충방전 모드 및 보호 충방전 모드 중 하나에 따라 충전 또는 방전을 수행하도록 구현한다.
제어 유닛은 CAN선을 통해 각각 에너지 저장 장치(1), 상기 제1 배터리 간 스위치(11), 상기 제2 배터리 간 스위치(12), 제1 릴레이(13), 제2 릴레이(14), 제3 릴레이(15), 제4 릴레이(16), 제5 릴레이(21) 및/또는 제6 릴레이(22)와 제어 연결될 수 있다. 제어 유닛은 에너지 저장 장치(1)의 작동 상태와 사용자 수요에 따라 상기 제1 배터리 간 스위치(11), 상기 제2 배터리 간 스위치(12), 제1 릴레이(13), 제2 릴레이(14), 제3 릴레이(15), 제4 릴레이(16), 제5 릴레이(21) 및/또는 제6 릴레이(22)의 차단 또는 폐합을 제어할 수 있다. 이를 통해 배터리 팩이 고압 충방전 모드, 저압 충방전 모드 및 보호 충방전 모드 중 하나에 따라 충전 또는 방전을 수행하도록 구현할 수 있다. 제어 유닛은 운전자측에 설치될 수 있으며, 배터리측에 설치될 수도 있다.
상술한 실시예를 기반으로 한 본 명세서의 일 실시예에 있어서, 상기 제어 유닛은 배터리 검출 장치를 포함한다.
상기 배터리 검출 장치는 상기 배터리 팩 각 세트와 연결되어, 상기 배터리 팩의 작동 상태를 검출하는 데 사용된다.
상기 제어 유닛은 외장 충방전 장치에서 전송하는 충방전 파라미터 정보 및 상기 배터리 검출 장치에서 전송하는 상기 작동 상태 정보를 수신한다. 상기 충방전 파라미터 정보 및 상기 작동 상태 정보에 따라 상기 제1 배터리 간 스위치(11), 상기 제2 배터리 간 스위치(12), 제1 릴레이(13), 제2 릴레이(14), 제3 릴레이(15), 제4 릴레이(16), 제5 릴레이(21) 및/또는 제6 릴레이(22)의 차단 또는 폐합을 제어한다. 이를 통해 상기 배터리 팩이 고압 충방전 모드, 저압 충방전 모드 및 보호 충방전 모드 중 하나에 따라 충방전을 수행하도록 구현한다.
구체적으로, 배터리 검출 장치는 배터리 팩 각 세트의 통신 프로토콜 버전, 배터리 팩 유형, 배터리 팩 용량, 배터리 팩 전압 및 차량 식별 코드(VIN, Vehicle Identification Number) 등에 사용될 수 있다. 제어 유닛은 상술한 정보와 충전기에서 전송하는 BMS 핸드쉐이크 식별 메시지 BRM에 따라 충전 핸드쉐이크 식별을 수행하며, 식별을 통과한 후 충전 핸드쉐이크를 구현할 수 있다.
상술한 실시예를 기반으로 한 본 명세서의 일 실시예에 있어서, 상기 배터리 검출 장치는 상기 배터리 팩의 하전 상태 정보를 검출하는 데 더 사용된다.
상기 제어 유닛은 상기 배터리 검출 장치에 의해 피드백된 하전 상태 정보에 따라 상기 배터리 팩이 완전히 충전되었는지 여부를 검출한다. 상기 배터리 팩이 완전히 충전되었음이 확인되면, 상기 제5 릴레이(21) 및/또는 상기 제6 릴레이(22)가 차단되도록 제어하는 데 사용된다.
예시적으로 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 차량의 배터리 시스템은 제1 배터리 팩(17), 제2 배터리 팩(18), 제1 배터리 간 스위치(11), 제2 배터리 간 스위치(12), 제1 릴레이(13), 제2 릴레이(14), 제3 릴레이(15), 제4 릴레이(16), 제5 릴레이(21), 제6 릴레이(22), 충전 인터페이스 및 방전 인터페이스로 구성된다. 제1 배터리 팩(17), 제2 배터리 팩(18)의 정격 전압은 모두 400V이다.
상기 시스템이 외부 고압 충전기 800V를 만나면, 이때 제1 배터리 간 스위치(11)를 제2 유출선단(113)에 폐합하고, 제2 배터리 간 스위치(12)를 제1 유출선단(112)에 폐합한다. 동시에 제1 릴레이(13)와 제2 릴레이(14)를 폐합하고, 제3 릴레이(15), 제4 릴레이(16), 제5 릴레이(21) 및 제6 릴레이(22)를 차단한다. 이때 상기 시스템은 제1 배터리 팩(17), 제2 배터리 팩(18)의 2세트 배터리 팩이 직렬로 연결되어 구성된다. 총 전압은 이 두 부분의 전압의 합 800V과 같다. 이때 배터리 팩 전압은 외부 충전기의 전압과 매칭되어 충전 수요를 충족시킬 수 있다. 이때 제3 릴레이(15), 제4 릴레이(16), 제1 배터리 간 스위치(11) 및 제2 배터리 간 스위치(12)에 비정상 동작이 발생할 경우 시스템의 내부 단락이 야기될 수 있다.
상기 시스템이 외부 저전압 충전기 400V를 만나면, 이때 제1 배터리 간 스위치(11)를 제1 유출선단(112)에 폐합하고, 제2 배터리 간 스위치(12)를 제2 유출선단(113)에 폐합한다. 동시에 제1 릴레이(13), 제2 릴레이(14), 제3 릴레이(15), 제4 릴레이(16), 제5 릴레이(21) 및 제6 릴레이(22)를 폐합한다. 이는 2개 저압 플랫폼의 배터리 팩을 병렬로 함께 연결한 것에 해당하며, 총 전압은 상기 배터리 팩 각 세트의 전압 400V과 같다. 이때 배터리 팩 전압과 외부 충전기의 전압이 매칭되어 충전 수요를 충족시킬 수 있다. 이때 제3 릴레이(15), 제4 릴레이(16), 제1 배터리 간 스위치(11) 및 제2 배터리 간 스위치(12)에 비정상 동작이 발생하더라도 시스템의 내부 단락이 야기되지 않는다.
상기 시스템이 고압 플랫폼의 모드에 따라 방전해야 하는 경우, 이때 제1 배터리 간 스위치(11)를 제2 유출선단(113)에 폐합하고, 제2 배터리 간 스위치(12)를 제1 유출선단(112)에 폐합한다. 동시에 제1 릴레이(13)와 제2 릴레이(14)를 폐합하고, 제3 릴레이(15)와 제4 릴레이(16)를 차단한다. 이때 상기 시스템은 제1 배터리 팩(17)과 제2 배터리 팩(18)의 두 세트 배터리 팩을 직렬로 연결하여 구성한 것과 같다. 총 전압은 이 두 부분의 전압의 합 800V과 같다. 이때 제3 릴레이(15)와 제4 릴레이(16)가 비정상적으로 폐합되더라도 시스템에 어떠한 영향도 미치지 않는다.
상기 시스템이 외부 저전압 방전 400V를 만나면, 이때 제1 배터리 간 스위치(11)를 제1 유출선단(112)에 폐합하고, 제2 배터리 간 스위치(12)를 제2 유출선단(113)에 폐합한다. 동시에 제1 릴레이(13), 제2 릴레이(14), 제3 릴레이(15) 및 제4 릴레이(16)를 폐합한다. 이는 2개 저압 플랫폼의 배터리 팩을 병렬로 함께 연결한 것에 해당하며, 총 전압은 배터리 팩 각 세트의 전압 400V과 같다. 이때 배터리 팩 전압과 외부 저압 전기 소자가 매칭되어 방전 수요를 충족시킬 수 있다.
배터리 팩 내부에 국부적인 절연 문제 또는 배터리 셀 문제와 같은 문제가 발생할 경우, 제어 유닛에 의해 해당 문제가 제1 배터리 팩(17) 또는 제2 배터리 팩(18)에 속하는 것으로 식별되면, 이에 상응하도록 해당 시스템을 보호 충방전 모드의 저압 플랫폼 400V으로 전환할 수 있다. 예를 들어 하기와 같다.
배터리 팩의 제1 배터리 팩(17)에 문제가 있는 경우, 제1 배터리 간 스위치(11)를 차단하거나 제2 유출선단(113)에 폐합하고, 제2 배터리 간 스위치(12)를 제2 유출선단(113)에 폐합한다. 또한 제2 릴레이(14)와 제4 릴레이(16)를 폐합하고, 제1 릴레이(13)와 제3 릴레이(15)를 차단한다. 따라서 해당 시스템은 제2 배터리 팩(18)을 통해 충전과 방전 과정을 완료할 수 있다.
다른 일 양상에 있어서, 도 6은 본 발명 실시예에서 제공하는 차량의 배터리 시스템의 충방전 방법의 흐름도이다. 도 7은 본 발명 실시예에서 제공하는 다른 차량의 배터리 시스템의 충방전 방법의 흐름도이다. 도 8은 본 발명 실시예에서 제공하는 또 다른 차량의 배터리 시스템의 충방전 방법의 흐름도이다. 도 6 내지 8에 도시된 바와 같이, 본 발명은 상기 차량의 배터리 시스템의 충방전 방법을 제공한다. 상기 방법은 하기 단계를 포함한다.
상기 배터리 팩 각 세트의 작동 상태 정보를 획득한다.
수신한 충방전 파라미터 정보 및 작동 상태에 따라, 상기 배터리 간 스위치가 차단 또는 폐합되도록 제어하여, 상기 배터리 팩이 고압 충방전 모드, 저압 충방전 모드, 보호 충방전 모드 중 하나에 따라 충전 또는 방전을 수행하도록 구현한다.
상술한 실시예를 기반으로 한 본 명세서의 일 실시예에 있어서, 상기 배터리 간 스위치는 제1 배터리 간 스위치(11) 및 제2 배터리 간 스위치(12)를 포함한다. 상기 제1 배터리 간 스위치(11)와 상기 제2 배터리 간 스위치(12)는 모두 SPDT 스위치이다. 상기 수신한 충방전 파라미터 정보와 작동 상태에 따라, 상기 배터리 간 스위치가 차단 또는 폐합되도록 제어하여, 상기 배터리 팩이 고압 충방전 모드, 저압 충방전 모드, 보호 충방전 모드 중 하나에 따라 충전 또는 방전을 수행하도록 구현하는 단계 이전에, 하기 단계를 더 포함한다.
상기 배터리 팩 각 세트의 작동 상태 정보를 획득한다.
상기 제1 배터리 간 스위치(11), 상기 제2 배터리 간 스위치(12), 제1 릴레이(13) 및 제2 릴레이(14)의 대응하는 현재 위치 상태 정보를 획득한다. 또는 상기 제1 배터리 간 스위치(11), 상기 제2 배터리 간 스위치(12), 제1 릴레이(13), 제2 릴레이(14), 제3 릴레이(15) 및 제4 릴레이(16)의 대응하는 현재 위치 상태 정보를 획득한다.
수신한 충방전 파라미터 정보, 상기 작동 상태 정보 및 상기 현재 위치 상태 정보에 따라, 상기 제1 배터리 간 스위치(11), 상기 제2 배터리 간 스위치(12), 제1 릴레이(13), 제2 릴레이(14)의 차단 또는 폐합을 제어한다. 이를 통해 상기 배터리 팩이 고압 충방전 모드, 저압 충방전 모드, 보호 충방전 모드 중 하나에 따라 충전 또는 방전을 수행하도록 구현한다.
또는 수신한 충방전 파라미터 정보, 상기 작동 상태 정보 및 상기 현재 위치 상태 정보에 따라, 상기 제1 배터리 간 스위치(11), 상기 제2 배터리 간 스위치(12), 제1 릴레이(13), 제2 릴레이(14), 제3 릴레이(15), 제4 릴레이(16)의 차단 또는 폐합을 제어한다. 이를 통해 상기 배터리 팩이 고압 충방전 모드, 저압 충방전 모드, 보호 충방전 모드 중 하나에 따라 충전 또는 방전을 수행하도록 구현한다.
상술한 실시예를 기반으로 한 본 명세서의 일 실시예에 있어서, 상기 작동 상태 정보는 고장 상태 메시지를 포함한다. 상기 충방전 파라미터 정보는 충전기 식별 메시지를 포함한다.
수신한 상기 충전기 식별 메시지 특성화의 전압이 상기 배터리 팩 각 세트의 정격 전압과 같고, 획득한 상기 배터리 팩 특정 세트의 작동 상태가 고장 상태 메시지인 경우, 상기 고장 상태 메시지에 대응하는 상기 배터리 팩의 상기 제1 배터리 간 스위치(11)와 상기 제2 배터리 간 스위치(12)가 차단되도록 제어한다. 또한 상기 제1 릴레이(13)와 상기 제2 릴레이(14), 제3 릴레이(15)와 상기 제4 릴레이(16)가 폐합되도록 제어한다. 또한 나머지 상기 배터리 팩에 대응하는 제1 배터리 간 스위치(11)가 제1 유출선단(112)에 폐합되고 상기 제2 배터리 간 스위치(12)가 제2 유출선단(113)에 폐합되도록 제어한다. 이를 통해 고장 나지 않은 상기 배터리 팩 각 세트가 병렬 방식으로 상기 직류 충방전 인터페이스(2)와 연결되어, 상기 보호 충전 모드로 진입하여 충전을 수행하도록 만든다.
상술한 실시예를 기반으로 한 본 명세서의 일 실시예에 있어서,
수신한 상기 충전기 식별 메시지 특성화의 전압이 모든 상기 배터리 팩의 정격 전압의 합과 같고, 획득하지 않은 상기 배터리 팩 특정 세트의 작동 상태가 고장 상태 메시지인 경우, 상기 제1 릴레이(13)와 상기 제2 릴레이(14)가 폐합되도록 제어하고, 상기 제3 릴레이(15)와 상기 제4 릴레이(16)가 차단되도록 제어한다. 또한 나머지 상기 배터리 팩에 대응하는 제1 배터리 간 스위치(11)가 제2 유출선단(113)에 폐합되고 상기 제2 배터리 간 스위치(12)가 제1 유출선단(112)에 폐합되도록 제어한다. 이를 통해 상기 배터리 팩 각 세트가 직렬 방식으로 상기 직류 충방전 인터페이스(2)와 연결되어, 상기 고압 충전 모드로 진입하여 충전을 수행하도록 만든다.
상술한 실시예를 기반으로 한 본 명세서의 일 실시예에 있어서, 수신한 상기 충전기 식별 메시지 특성화의 전압이 상기 배터리 팩 각 세트의 정격 전압과 같고, 획득하지 않은 상기 배터리 팩 특정 세트의 작동 상태가 고장 상태 메시지인 경우, 상기 제1 릴레이(13)와 상기 제2 릴레이(14), 제3 릴레이(15)와 상기 제4 릴레이(16)가 폐합되도록 제어한다. 또한 상기 제1 배터리 간 스위치(11)는 제1 유출선단(112)에 폐합되고 상기 제2 배터리 간 스위치(12)는 제2 유출선단(113)에 폐합되도록 제어한다. 이를 통해 상기 배터리 팩 각 세트가 병렬 방식으로 상기 직류 충방전 인터페이스(2)와 연결되어, 상기 저압 충전 모드로 진입하여 충전을 수행하도록 만든다.
예시적으로, 차량의 배터리 시스템에 제1 배터리 간 스위치(11), 제2 배터리 간 스위치(12), 제1 배터리 팩(17), 제2 배터리 팩(18), 제1 릴레이(13), 제2 릴레이(14), 제5 릴레이(21), 제6 릴레이(22), 충전 인터페이스, 방전 인터페이스 및 제어 유닛이 설치될 때, 제어 유닛은 각 스위치, 각 릴레이 및 배터리 팩 각 세트의 작동 상태를 모니터링할 수 있다.
차량이 충전 중일 때, 제어 유닛과 충전기의 물리적 연결이 완료된 후, 제어 유닛에 저압 전원을 공급하여 제어 유닛을 가동시킬 수 있다.
절연 검출이 정상인 것으로 확인되면 충전기는 제어 유닛에 250ms마다 주기적으로 1회 충전기 핸드쉐이크 메시지 CHM(Charger Handshake message)을 전송한다. 메시지 내용은 충전기 통신 프로토콜의 버전 번호일 수 있다. 제어 유닛은 CHM 메시지를 수신한 후, 250ms마다 충전기에 주기적으로 핸드쉐이크 메시지 BHM(BMS Handshake message)을 전송한다. 메시지 내용은 제어 유닛의 최대 허용 충전 총 전압이다. 여기에서 최대 허용 충전 총 전압은 에너지 저장 장치(1)의 정격 전압이다.
최대 허용 충전 총 전압(800V)이 충전기의 출력 전압(400V) 이하일 때 핸드쉐이크가 완료된다.
제어 유닛은 충전기에서 출력되는 전압, 제1 배터리 팩(17)과 제2 배터리 팩(18)의 작동 상태 정보 및 각 릴레이 또는 배터리 간 스위치의 위치에 따라 제1 배터리 간 스위치(11), 제2 배터리 간 스위치(12), 제1 배터리 팩(17), 제2 배터리 팩(18), 제1 릴레이(13), 제2 릴레이(14), 제5 릴레이(21) 및 제6 릴레이(22)의 차단 또는 폐합을 제어함으로써, 충전기의 출력 전압에 따라 저압 충전을 구현할 수 있다. 이때 제1 배터리 간 스위치(11)는 제1 유출선단(112)에 위치하고, 제2 배터리 간 스위치(12)는 제2 유출선단(113)에 위치한다. 제1 릴레이(13), 제2 릴레이(14)는 폐합되고, 제5 릴레이(21) 및 제6 릴레이(22)는 모두 폐합 상태에 놓인다.
충전 과정에서 충전기는 250ms마다 주기적으로 제어 유닛에 충전기 식별 메시지를 전송할 수 있으며, 이는 충전기와 제어 유닛 간의 통신 링크가 정확한지 확인하는 데 사용된다. 메시지 내용은 충전기 통신 프로토콜의 버전 번호일 수 있다.
제어 유닛은 충전기 식별 메시지를 수신하여 250ms마다 주기적으로 충전기에 BMS 핸드쉐이크 식별 메시지 BRM을 전송할 수 있다.
제어 유닛은 각 배터리 팩 또는 에너지 저장 장치(1)의 충전이 완료되었음을 검출한 후, 제5 릴레이(21) 및/또는 제6 릴레이(22)가 차단되도록 제어하여 충전을 완료한다.
방전 과정에는 충전기와 제어 유닛의 핸드쉐이크가 존재하지 않으며 다른 프로세스는 동일하므로 여기에서 반복하여 설명하지 않기로 한다.
다른 일 양상에 있어서, 본 발명은 차량을 제공한다. 상기 차량에는 상술한 어느 하나의 차량의 배터리 시스템이 설치된다.
상기 차량에는 차량의 배터리 시스템이 설치되어 차량 배터리 시스템의 기술적 효과가 나타나므로 여기에서 반복하여 설명하지 않기로 한다.
본 명세서의 설명에서 참고 용어 "일 실시예", "일부 실시예", "예시", "구체적인 예시" 또는 "일부 예시" 등의 설명은 해당 실시예 또는 예시를 참고하여 설명한 구체적인 특징, 구조, 재료 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시예 또는 예시에 포함됨을 의미한다. 본 명세서에서 상기 용어의 예시적 표현은 반드시 동일한 실시예 또는 예시를 대상으로 삼는 것은 아니다. 또한 설명된 구체적인 특징, 구조, 재료 또는 특성은 어느 하나 이상의 실시예 또는 예시에서 적합한 방식으로 결합될 수 있다. 그 외 본 발명의 속한 기술분야의 당업자는 본 명세서에 설명된 상이한 실시예 또는 예시를 결합 및 조합할 수 있다.
상기에서 본 발명의 실시예를 도시하고 설명하였으나, 상기 실시예는 예시적인 것이며 본 발명을 제한하는 것으로 이해해서는 안 된다. 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 범위 내에서 상기 실시예를 변경, 수정 및 변형할 수 있다.

Claims (18)

  1. 차량의 배터리 시스템에 있어서,
    서로 연결된 에너지 저장 장치(1) 및 직류 충방전 인터페이스(2)를 포함하고,
    상기 에너지 저장 장치(1)는 제1 배터리 팩(17)과 제2 배터리 팩(18)을 적어도 포함하고, 인접한 상기 배터리 팩 사이에는 배터리 간 스위치가 설치되고,
    상기 직류 충방전 인터페이스(2)의 제1 전극은 각각 상기 에너지 저장 장치(1)의 제1 전극 및 상기 배터리 간 스위치의 일단과 연결되고, 상기 직류 충방전 인터페이스(2)의 제2 전극은 각각 상기 에너지 저장 장치(1)의 제2 전극 및 상기 배터리 간 스위치의 타단과 연결되는 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 간 스위치는 제1 배터리 간 스위치(11) 및 제2 배터리 간 스위치(12)를 포함하고, 상기 제1 배터리 간 스위치(11) 및 상기 제2 배터리 간 스위치(12)는 모두 단극 쌍투형 스위치이고,
    상기 제1 배터리 간 스위치(11)의 유입선단(111)은 제1 배터리 팩(17)의 제1 전극을 연결하고, 상기 제1 배터리 간 스위치(11)의 제1 유출선단(112)은 상기 직류 충방전 인터페이스(2)의 제1 전극을 연결하고, 상기 제1 배터리 간 스위치(11)의 제2 유출선단(113)은 상기 제2 배터리 간 스위치(12)의 제1 유출선단(112)을 연결하고, 상기 제2 배터리 간 스위치(12)의 제2 유출선단(113)은 상기 직류 충방전 인터페이스(2)의 제2 전극을 연결하고, 상기 제2 배터리 간 스위치(12)의 유입선단(111)은 제2 배터리 팩(18)의 제2 전극을 연결하는 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    제1 릴레이(13)를 더 포함하고,
    상기 제1 릴레이(13)의 일단은 상기 직류 충방전 인터페이스(2)의 제2 전극을 연결하고, 상기 제1 릴레이(13)의 타단은 각각 상기 에너지 저장 장치(1)의 제2 전극 및 상기 제2 배터리 간 스위치(12) 각 세트의 제2 유출선단(113)과 연결되거나,
    또는 상기 제1 릴레이(13)의 일단은 각각 상기 직류 충방전 인터페이스(2)의 제2 전극 및 상기 제2 배터리 간 스위치(12) 각 세트의 제2 유출선단(113)과 연결되고, 상기 제1 릴레이(13)의 타단은 상기 에너지 저장 장치(1)의 제2 전극과 연결되는 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 시스템.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    제2 릴레이(14)를 더 포함하고,
    상기 제2 릴레이(14)의 일단은 상기 직류 충방전 인터페이스(2)의 제1 전극을 연결하고, 상기 제2 릴레이(14)의 타단은 각각 상기 에너지 저장 장치(1)의 제1 전극 및 상기 제1 배터리 간 스위치(11) 각 세트의 제1 유출선단(112)과 연결되거나,
    또는 상기 제2 릴레이(14)의 일단은 각각 상기 직류 충방전 인터페이스(2)의 제1 전극 및 상기 제1 배터리 간 스위치(11) 각 세트의 제1 유출선단(112)과 연결되고, 상기 제2 릴레이(14)의 타단은 상기 에너지 저장 장치(1)의 제1 전극과 연결되는 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    제3 릴레이(15)를 더 포함하고,
    상기 제3 릴레이(15)의 일단은 상기 제2 릴레이(14)의 일단을 연결하고, 상기 제3 릴레이(15)의 타단은 상기 제1 배터리 간 스위치(11)의 제1 유출선단(112)을 연결하거나,
    또는 상기 제3 릴레이(15)의 일단은 상기 제2 릴레이(14)의 타단을 연결하고, 상기 제3 릴레이(15)의 타단은 상기 제1 배터리 간 스위치(11)의 제1 유출선단(112)을 연결하는 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 시스템.
  6. 제3항에 있어서,
    제4 릴레이(16)를 더 포함하고,
    상기 제4 릴레이(16)의 일단은 상기 제1 릴레이(13)의 일단을 연결하고, 상기 제4 릴레이(16)의 타단은 상기 제2 배터리 간 스위치(12)의 제2 유출선단(113)을 연결하거나,
    또는 상기 제4 릴레이(16)의 일단은 상기 제1 릴레이(13)의 타단을 연결하고, 상기 제4 릴레이(16)의 타단은 상기 제2 배터리 간 스위치(12)의 제2 유출선단(113)을 연결하는 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 시스템.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 직류 충방전 인터페이스(2)는 방전 인터페이스 및 충전 인터페이스를 포함하고,
    상기 방전 인터페이스의 제1 전극은 상기 충전 인터페이스의 제1 전극과 연결되고,
    상기 방전 인터페이스의 제2 전극은 상기 충전 인터페이스의 제2 전극과 연결되는 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 직류 충방전 인터페이스(2)는 제5 릴레이(21)를 더 포함하고,
    상기 제5 릴레이(21)의 일단은 상기 충전 인터페이스의 제2 전극을 연결하고, 상기 제5 릴레이(21)의 타단은 각각 상기 방전 인터페이스의 제2 전극 및 상기 에너지 저장 장치(1)의 제2 전극과 연결되는 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 직류 충방전 인터페이스(2)는 제6 릴레이(22)를 더 포함하고,
    상기 제6 릴레이(22)의 일단은 상기 충전 인터페이스의 제1 전극을 연결하고, 상기 제6 릴레이(22)의 타단은 각각 상기 방전 인터페이스의 제1 전극 및 상기 에너지 저장 장치(1)의 제1 전극과 연결되는 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    제어 유닛을 더 포함하고,
    상기 제어 유닛은 각각 상기 에너지 저장 장치(1), 상기 제1 배터리 간 스위치(11), 상기 제2 배터리 간 스위치(12), 제1 릴레이(13), 제2 릴레이(14), 제3 릴레이(15), 제4 릴레이(16), 제5 릴레이(21) 및 제6 릴레이(22) 중 적어도 하나와 연결되어, 상기 제1 배터리 간 스위치(11), 상기 제2 배터리 간 스위치(12), 제1 릴레이(13), 제2 릴레이(14), 제3 릴레이(15), 제4 릴레이(16), 제5 릴레이(21) 및 제6 릴레이(22) 중 적어도 하나의 차단 또는 폐합을 제어하는 데 사용되어, 상기 에너지 저장 장치(1)가 고압 충방전 모드, 저압 충방전 모드 및 보호 충방전 모드 중 하나에 따라 충전 또는 방전을 수행하도록 구현하는 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어 유닛은 배터리 검출 장치를 포함하고,
    상기 배터리 검출 장치는 상기 배터리 팩 각 세트와 연결되어, 상기 배터리 팩의 작동 상태를 검출하는 데 사용되고,
    상기 제어 유닛은 외장 충방전 장치에서 전송하는 충방전 파라미터 정보 및 상기 배터리 검출 장치에서 전송하는 상기 작동 상태 정보를 수신하고, 상기 충방전 파라미터 정보 및 상기 작동 상태 정보에 따라 상기 제1 배터리 간 스위치(11), 상기 제2 배터리 간 스위치(12), 제1 릴레이(13), 제2 릴레이(14), 제3 릴레이(15), 제4 릴레이(16), 제5 릴레이(21) 및 제6 릴레이(22) 중 적어도 하나의 차단 또는 폐합을 제어하여, 상기 배터리 팩이 고압 충방전 모드, 저압 충방전 모드 및 보호 충방전 모드 중 하나에 따라 충방전을 수행하도록 구현하는 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 배터리 검출 장치는 상기 배터리 팩의 하전 상태 정보를 검출하는 데 더 사용되고,
    상기 제어 유닛은 상기 배터리 검출 장치에 의해 피드백된 하전 상태 정보에 따라 상기 배터리 팩이 완전히 충전되었는지 여부를 검출하고, 상기 배터리 팩이 완전히 충전되었음이 확인되면, 상기 제5 릴레이(21) 및 상기 제6 릴레이(22) 중 적어도 하나가 차단되도록 제어하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 시스템.
  13. 제1항 내지 제3항 및 제6항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 차량의 배터리 시스템의 충방전 방법에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 배터리 팩 각 세트의 작동 상태 정보를 획득하는 단계; 및
    수신한 충방전 파라미터 정보 및 작동 상태에 따라, 상기 배터리 간 스위치가 차단 또는 폐합되도록 제어하여, 상기 배터리 팩이 고압 충방전 모드, 저압 충방전 모드, 보호 충방전 모드 중 하나에 따라 충전 또는 방전을 수행하도록 구현하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 시스템의 충방전 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 배터리 간 스위치는 제1 배터리 간 스위치(11) 및 제2 배터리 간 스위치(12)를 포함하며, 상기 제1 배터리 간 스위치(11)와 상기 제2 배터리 간 스위치(12)는 모두 단극 쌍투형 스위치이고, 상기 수신한 충방전 파라미터 정보와 작동 상태에 따라, 상기 배터리 간 스위치가 차단 또는 폐합되도록 제어하여, 상기 배터리 팩이 고압 충방전 모드, 저압 충방전 모드, 보호 충방전 모드 중 하나에 따라 충전 또는 방전을 수행하도록 구현하는 단계 이전에,
    상기 제1 배터리 간 스위치(11), 상기 제2 배터리 간 스위치(12), 제1 릴레이(13) 및 제2 릴레이(14)의 대응하는 현재 위치 상태 정보를 획득하는 단계; 및
    이에 상응하여 수신한 충방전 파라미터 정보, 상기 작동 상태 정보 및 상기 현재 위치 상태 정보에 따라, 상기 제1 배터리 간 스위치(11), 상기 제2 배터리 간 스위치(12), 제1 릴레이(13), 제2 릴레이(14)의 차단 또는 폐합을 제어하여, 상기 배터리 팩이 고압 충방전 모드, 저압 충방전 모드, 보호 충방전 모드 중 하나에 따라 충전 또는 방전을 수행하도록 구현하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 시스템의 충방전 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 작동 상태 정보는 고장 상태 메시지를 포함하며, 상기 충방전 파라미터 정보는 충전기 식별 메시지를 포함하고,
    수신한 상기 충전기 식별 메시지 특성화의 전압이 상기 배터리 팩 각 세트의 정격 전압과 같고, 획득한 상기 배터리 팩 특정 세트의 작동 상태가 고장 상태 메시지인 경우, 상기 고장 상태 메시지에 대응하는 상기 배터리 팩의 상기 제1 배터리 간 스위치(11)와 상기 제2 배터리 간 스위치(12)가 차단되도록 제어하고, 상기 제1 릴레이(13)와 상기 제2 릴레이(14)가 폐합되도록 제어하고, 나머지 상기 배터리 팩에 대응하는 제1 배터리 간 스위치(11)가 제1 유출선단(112)에 폐합되고 상기 제2 배터리 간 스위치(12)가 제2 유출선단(113)에 폐합되도록 제어하여, 고장 나지 않은 상기 배터리 팩 각 세트가 병렬 방식으로 상기 직류 충방전 인터페이스(2)와 연결되어, 상기 보호 충전 모드로 진입하여 충전을 수행하도록 만드는 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 시스템의 충방전 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    수신한 상기 충전기 식별 메시지 특성화의 전압이 모든 상기 배터리 팩의 정격 전압의 합과 같고, 획득하지 않은 상기 배터리 팩 특정 세트의 작동 상태가 고장 상태 메시지인 경우, 상기 제1 릴레이(13)와 상기 제2 릴레이(14)가 폐합되도록 제어하고, 나머지 상기 배터리 팩에 대응하는 제1 배터리 간 스위치(11)는 제2 유출선단(113)에 폐합되고 상기 제2 배터리 간 스위치(12)는 제1 유출선단(112)에 폐합되도록 제어하여, 상기 배터리 팩 각 세트가 직렬 방식으로 상기 직류 충방전 인터페이스(2)와 연결되어, 상기 고압 충전 모드로 진입하여 충전을 수행하도록 만드는 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 시스템의 충방전 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    수신한 상기 충전기 식별 메시지 특성화의 전압이 상기 배터리 팩 각 세트의 정격 전압과 같고, 획득하지 않은 상기 배터리 팩 특정 세트의 작동 상태가 고장 상태 메시지인 경우, 상기 제1 릴레이(13)와 상기 제2 릴레이(14)가 폐합되도록 제어하고, 상기 제1 배터리 간 스위치(11)는 제1 유출선단(112)에 폐합되고 상기 제2 배터리 간 스위치(12)는 제2 유출선단(113)에 폐합되도록 제어하여, 상기 배터리 팩 각 세트가 병렬 방식으로 상기 직류 충방전 인터페이스(2)와 연결되어, 상기 저압 충전 모드로 진입하여 충전을 수행하도록 만드는 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 시스템의 충방전 방법.
  18. 제1항 내지 제3항 및 제6항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 차량의 배터리 시스템이 설치된 것을 특징으로 하는 차량.
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