KR20220097820A - 배터리 제어방법 및 그 방법을 제공하는 배터리 시스템 - Google Patents

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김혜승
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Abstract

본 발명은, 전기 자동차의 배터리를 충전 또는 방전하는 배터리 제어방법 및 이를 제공하는 배터리 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 배터리 시스템은, 메인 배터리, 아웃렛을 통해 외부 충전기와 연결되는 인렛, 충전모드에서 상기 인렛을 통해 상기 외부 충전기로부터 공급되는 교류전력을 직류전력으로 변환하여 상기 메인 배터리를 충전하고, 방전모드에서 상기 메인 배터리로부터 방전된 고전압 직류전력을 저전압 직류전력으로 변환하여 부하에 공급하는 양방향 OBC(On-Board Charger), 그리고 상기 양방향 OBC와 상기 인렛의 전기적 연결, 또는 상기 양방향 OBC와 상기 부하의 전기적 연결을 제어하는 릴레이를 포함한다.

Description

배터리 제어방법 및 그 방법을 제공하는 배터리 시스템{BATTERY CONTROL METHOD AND BATTERY SYSTEM PROVIDING THE SAME}
본 발명은, 전기 자동차의 배터리를 충전 또는 방전하는 배터리 제어방법 및 이를 제공하는 배터리 시스템을 제공하고자 한다.
기존의 내연기관 자동차와는 다르게 친환경 차량인 전기 자동차(Electric Vehicle, EV)와 하이브리드 자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV)는 배터리 전원에 의한 모터의 힘으로 운행된다.
친환경 차량은 모터의 힘으로도 움직이기 때문에 고전압의 대용량 배터리(이하, 메인 배터리라고 함)와 메인 배터리의 전압을 저전압으로 변환하여 알터네이터와 같이 보조 배터리를 충전하는 저전압 직류 변환장치(Low voltage DC-DC Converter, LDC)가 장착된다. 보조 배터리는 통상 시동 및 차량의 각종 전기장치에 전원을 공급하는 차량 배터리이다.
LDC는 메인 배터리의 전압을 차량의 전장부하에 사용되는 전압에 맞게 가변 하여 전력을 공급한다. 특히, 자율주행 기능이 장착되는 경우, 높은 컴퓨팅 파워 및 전장부하에 필요한 전력을 제공하기 위해 별도의 LDC를 추가하는 경우가 많다. LDC의 추가로 인한 비용 증가 및 공간 확보의 문제가 있다.
본 발명은, AC-DC 및 DC-DC 양방향 전력 변환 토폴로지를 갖는 완속 충전기(On-Board Charger; OBC)가 충전모드에서는 외부 충전기로부터 공급되는 교류전력을 변환하여 고전압 메인 배터리를 충전하고, 방전모드에서는 메인 배터리에서 방전된 고전압 전력을 변환하여 자율주행 관련 전장부하에 전력을 공급하는 배터리 제어방법 및 이를 제공하는 배터리 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명은, 충전모드에서는 인렛, 제1 릴레이, 및 양방향 OBC를 포함하는 충전 경로를 형성하고, 방전모드에서는 양방향 OBC, 및 제2 릴레이를 포함하는 방전 경로를 형성하는 배터리 제어방법 및 이를 제공하는 배터리 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 특징에 따른 배터리 시스템은, 메인 배터리, 아웃렛을 통해 외부 충전기와 연결되는 인렛, 충전모드에서 상기 인렛을 통해 상기 외부 충전기로부터 공급되는 교류전력을 직류전력으로 변환하여 상기 메인 배터리를 충전하고, 방전모드에서 상기 메인 배터리로부터 방전된 고전압 직류전력을 저전압 직류전력으로 변환하여 부하에 공급하는 양방향 OBC(On-Board Charger), 그리고 상기 양방향 OBC와 상기 인렛의 전기적 연결, 또는 양방향 OBC와 상기 부하의 전기적 연결을 제어하는 릴레이를 포함한다.
상기 충전모드에서 상기 교류전력을 상기 직류전력으로 변환을 지시하는 AC-DC 전력 제어신호를 상기 양방향 OBC에 전달하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.
상기 컨트롤러는, 상기 방전모드에서 상기 고전압 직류전력을 상기 저전압 직류전력으로 변환을 지시하는 DC-DC 전력 제어신호를 상기 양방향 OBC에 전달할 수 있다.
상기 컨트롤러는, 상기 인렛의 연결 신호 및 키 오프 신호가 수신되면 상기 충전모드로 판단하고, 상기 인렛의 분리 신호 및 키 온 신호가 수신되면 상기 방전모드로 판단할 수 있다.
상기 릴레이는, 상기 양방향 OBC의 타단과 상기 인렛 사이에 연결되는 제1 릴레이 및 상기 양방향 OBC의 타단과 상기 부하 사이에 연결되는 제2 릴레이를 포함할 수 있다.
상기 컨트롤러는, 상기 충전모드에서, 상기 제1 릴레이에 온 레벨의 릴레이 제어신호 및 상기 제2 릴레이에 오프 레벨의 릴레이 제어신호를 전달하여 충전 경로를 형성할 수 있다.
상기 컨트롤러는, 상기 방전모드에서, 상기 제1 릴레이에 상기 오프 레벨의 릴레이 제어신호 및 상기 제2 릴레이에 상기 온 레벨의 릴레이 제어신호를 전달하여 방전 경로를 형성할 수 있다.
상기 릴레이는, SPDT(Single Pole Double Through) 회로를 포함하여, 상기 양방향 OBC와 상기 인렛의 전기적 연결, 또는 상기 양방향 OBC와 상기 부하의 전기적 연결을 선택적으로 스위칭할 수 있다.
상기 컨트롤러는, 상기 양방향 OBC와 상기 인렛의 전기적 연결을 제어하는 제어신호를 상기 릴레이에 전달하여 충전 경로를 형성할 수 있다.
상기 컨트롤러는, 상기 양방향 OBC와 상기 부하의 전기적 연결을 제어하는 제어신호를 상기 릴레이에 전달하여 방전 경로를 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따른 배터리 제어 방법은, 메인 배터리를 충전하는 충전모드 또는 부하에 전력을 공급하는 방전모드를 판단하는 모드 판단 단계, 릴레이의 스위칭을 제어하여 상기 충전모드에서 전력 전달 경로인 충전경로를 형성하고, 상기 방전모드에서 전력 전달 경로인 방전경로를 형성하는 전력전달경로 형성단계, 그리고 양방향 OBC를 제어하여 상기 충전모드에서 외부 충전기로부터 공급되는 교류전력을 직류전력으로 변환하고 상기 변환된 직류전력을 상기 충전경로를 통해 상기 메인 배터리에 공급하여 충전하고, 상기 방전모드에서 상기 메인 배터리에서 방전된 고전압 직류전력을 저전압 직류전력으로 변환하고 상기 변환된 저전압 직류전력을 상기 방전경로를 통해 상기 부하에 공급하는 전력 전달 단계를 포함한다.
상기 전력 전달 단계는, 상기 충전모드에서 상기 교류전력을 상기 직류전력으로 변환을 지시하는 AC-DC 전력 제어신호를 상기 양방향 OBC에 전달할 수 있다.
상기 전력 전달 단계는, 상기 방전모드에서 상기 고전압 직류전력을 상기 저전압 직류전력으로 변환을 지시하는 DC-DC 전력 제어신호를 상기 양방향 OBC에 전달할 수 있다.
상기 모드 판단 단계는, 아웃렛을 통해 상기 외부 충전기와 연결되는 인렛의 연결 신호 및 키 오프 신호가 수신되면 상기 충전모드로 판단하고, 상기 인렛의 분리 신호 및 키 온 신호가 수신되면 상기 방전모드로 판단할 수 있다.
상기 전력전달경로 형성단계는, 상기 릴레이가 아웃렛을 통해 상기 외부 충전기와 연결되는 인렛과 상기 양방향 OBC를 전기적으로 연결하여 상기 충전경로를 형성하고, 상기 충전경로는, 상기 인렛, 상기 양방향 OBC, 및 상기 메인 배터리를 포함할 수 있다.
본 발명은, 자율주행 관련 전장부하에 전력을 공급하기 위한 별도의 LDC(Low voltage DC-DC Converter)가 요구되지 않아 원가, 중량 및 비용 절감 효과를 갖는 배터리 제어방법 및 이를 제공하는 배터리 시스템을 제공하고자 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 배터리 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 릴레이의 다른 실시예를 보여주는 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따라 충전모드에서 전력 전달 경로를 설명하는 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따라 방전모드에서 전력 전달 경로를 설명하는 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 배터리 제어 방법을 설명하는 흐름도이다.
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 도면이고, 도 2는 도 1의 릴레이의 다른 실시예를 보여주는 도면이다.
도 1을 참고하면, 배터리 시스템(100)은 인렛(Inlet)(10), 릴레이(20), 양방향 OBC(On-Board Charger)(30), 메인 배터리(40), LDC(Low voltage DC-DC Converter)(50), 보조 배터리(60), 자율주행 부하(70), 및 컨트롤러(80)를 포함한다.
인렛(Inlet)(10)은 아웃렛(Outlet)(2)과 연결되면 외부 케이블(3)을 통해 외부 충전기(1)와 연결된다. 예를 들어, 아웃렛(2)은 아웃렛(2)을 인렛(10)에 고정하는 고정부(미도시)를 포함하고, 인렛(10)은 컨트롤러(80)로부터 전달된 제어신호에 따라 아웃렛(2)의 고정부를 잠그는 잠금부(미도시)를 포함할 수 있다. 컨트롤러(80)는 인렛(10)의 잠금부가 잠금 상태이면, 자동차의 시동이 걸리지 않도록 제어할 수 있다.
릴레이(20)는 컨트롤러(80)로부터 전달되는 릴레이 제어신호(RC)에 따라 스위칭 동작한다. 예를 들어, 릴레이(20)는 인렛(10)과 양방향 OBC(30)를 연결하여 충전 경로를 형성한다. 다른 예를 들어, 릴레이(20)는 양방향 OBC(30)와 자율주행 부하(70)를 연결하여 방전경로를 형성한다.
일 실시예에 따라 릴레이(20)는 제1 릴레이(21) 및 제2 릴레이(22)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1을 참고하면, 제1 릴레이(21)는 인렛(10)과 양방향 OBC(30)를 전기적으로 연결 또는 분리할 수 있다. 제2 릴레이(22)는 양방향 OBC(30)와 자율주행 부하(70)를 전기적으로 연결 또는 분리할 수 있다.
다른 실시예에 따라 릴레이(20)는 제1 접점 및 제2 접점을 포함하는 단일 스위치로 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 2를 참고하면, 릴레이(20)는 전기적 연결 단자(접점) 2개를 선택적으로 온/오프하는 회로(SPDT: Single Pole Double Through)를 포함하는 단일 스위치로 구성될 수 있다. 이때, 릴레이(20)는 인렛(10)과 양방향 OBC(30)의 전기적 연결, 또는 자율주행 부하(70)와 양방향 OBC(30)의 전기적 연결을 선택적으로 스위칭 할 수 있다. 이때, 도 2의 (A)는 충전모드에서 릴레이(20)의 연결상태에 대한 일 예시이며, 도 2의 (B)는 방전모드에서 릴레이(20)의 일 예시이다.
이하, 릴레이(20)가 개방(open) 상태에서 닫힘(close) 상태로 변경되는 것을 '온(on)'이라 하고, 릴레이가 닫힘(close) 상태에서 개방(open) 상태로 변경되는 것을 '오프(off)'라 한다. 온 및 오프를 합쳐서 '스위칭'이라 한다.
양방향 OBC(30)는, AC-DC 및 DC-DC 양방향 전력 변환 토폴로지를 포함하여 컨트롤러(80)로부터 전달되는 전력 제어 신호(PCS)에 따라 충전 또는 방전을 위한 전력을 전달한다. 컨트롤러(80)는, 양방향 OBC(30)의 전력 전달의 방향 및 전력 전달량을 제어하기 위한 전력 제어 신호(PCS)를 생성할 수 있다. 양방향 OBC(30)의 일단은 메인 배터리(40)에 연결되고 타단은 릴레이(20)를 통해 인렛(10) 또는 자율주행 부하(70)와 선택적으로 연결될 수 있다.
예를 들어, 외부 충전기(1)로부터 공급되는 전력으로 메인 배터리(40)를 충전하는 충전모드에서, 전력은 충전 경로를 통해 메인 배터리(40)에 공급된다. 이때, 충전 경로는, 아웃렛(2)을 통해 외부 충전기(1)에 연결된 인렛(10), 양방향 OBC(30), 및 메인 배터리(40)를 포함할 수 있다. 양방향 OBC(30)는, 컨트롤러(80)로부터 전달되는 AC-DC 전력 제어 신호(PCS_1)에 따라 외부 충전기(1)로부터 공급되는 교류전력을 직류전력으로 변환하여 메인 배터리(40)에 공급하여 충전시킬 수 있다.
다른 예를 들어, 메인 배터리(40)로부터 방전된 전력을 자율주행 부하(70)에 공급하는 방전모드에서, 전력은 방전 경로를 통해 자율주행 부하(70)에 공급된다. 이때, 방전 경로는, 메인 배터리(40), 양방향 OBC(30) 및 자율주행 부하(70)를 포함할 수 있다. 양방향 OBC(30)는, 컨트롤러(80)로부터 전달되는 DC-DC 전력 제어 신호(PCS_2)에 따라 메인 배터리(40)로부터 방전된 고전압 직류전력을 자율주행 부하(70)에 적합한 저전압 직류전력으로 변환하여 자율주행 부하(70)에 공급할 수 있다.
그러면, 종래 메인 배터리(40)에서 방전된 고전압 직류전력을 저전압 직류전력으로 변환하여 자율주행 부하(70)에 공급하기 위한 별개의 부품, 예를 들어, 메인 배터리(40)와 자율주행 부하(70) 사이에 연결되는 제2 LDC를 삭제하여 원가 및 중량 절감 효과를 기대할 수 있다. 이때, 제1 LDC는 도 3에 도시된 LDC에 대응할 수 있다.
메인 배터리(40)는, 전기적으로 연결되어 있는 복수의 배터리 셀(도시하지 않음) 모듈이 직렬/병렬 연결되어 구성될 수 있다. 메인 배터리(40)를 구성하는 배터리 셀의 개수는 부하 예를 들어, 차량의 모터에 전력을 공급하기에 적절한 개수로 설정될 수 있다. 또한, 메인 배터리(40)는, 복수의 배터리 셀이 직렬 연결된 배터리 팩들이 직렬 연결되어 구성되거나, 배터리 팩들이 병렬 연결되어 구성될 수 있다. 즉, 배터리 모듈을 구성하는 배터리 팩 및 배터리 셀 각각의 개수 및 연결 관계는 필요한 전원을 공급할 수 있도록 적절히 설계될 수 있다.
LDC(50)는 고전압 전력을 저전압 전력으로 변환하여 보조 배터리(60)를 충전한다. 예를 들어, 충전모드에서, LDC(50)는 양방향 OBC(30)로부터 공급되는 고전압 전력을 저전압 전력으로 변환하여 보조 배터리(60)를 충전할 수 있다. 다른 예를 들어, 방전모드에서, LDC(50)는 메인 배터리(40)로부터 공급되는 고전압 전력을 저전압 전력으로 변환하여 보조 배터리(60)를 충전할 수 있다.
보조 배터리(60)는, 자동차의 전장 부하에 전기적으로 연결되어 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 보조 배터리(60)는, LDC(50)를 통해 양방향 OBC(30) 또는 메인 배터리(40)로부터 공급되는 전력으로 충전될 수 있다. 이때, 전장 부하는, 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차의 일반적인 운행 모드에서 운전자의 편리성을 제공하기 위한 전자식 파워 스티어링, 워터 펌프, 에어컨, 방향 지시등, 헤드 램프, 브러시 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
자율주행 부하(70)는, 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차의 자율주행 운행 모드에서 운전자의 편리성을 제공하기 위한 각종 전장 부하를 포함한다. 예를 들어, 자율주행 부하(70)는, 일반 전장 부하와 달리 높은 컴퓨팅 파워를 요하는 센서, 스티어(steer) 등을 포함할 수 있다. 종래에는, 자율주행 부하(70)에 적합한 전력을 공급하기 위해 별도의 LDC를 구비하였다. 일 실시예는, 자율주행 부하(70)와 양방향 OBC(30)를 연결하는 릴레이(20)의 스위칭을 제어하여 별도의 LDC 없이도 자율주행 부하(70)에 전력을 공급한다.
컨트롤러(80)는, 자동차의 충전모드 또는 방전모드를 판단하고 릴레이(20) 및 양방향 OBC(30)에 제어신호를 전달하여 메인 배터리(40)를 충전하거나 자율주행 부하(70)에 전력이 공급될 수 있도록 한다.
도 1 내지 도 4에는 컨트롤러(80)가 독립된 장치로 도시되고 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 양방향 OBC(30)에 포함되어 구성되거나, 또는 차량 충전관리 시스템(VCMS: Vehicle Charging Management)과 같은 제어 시스템으로 구현될 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따라 충전모드에서 전력 전달 경로를 설명하는 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따라 방전모드에서 전력 전달 경로를 설명하는 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 배터리 제어 방법을 설명하는 흐름도이다.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 일 실시예에 따른 배터리 제어 방법 및 이를 제공하는 배터리 시스템을 설명한다.
우선, 컨트롤러(80)는, 인렛 상태 신호(CC) 및 키(Key) 상태 신호(DS)에 기초하여 전기 자동차의 충전모드 또는 방전모드를 판단한다(S10).
인렛 상태 신호(CC)는, 인렛 (10)과 아웃렛 (2)의 연결 상태 또는 분리 상태를 감지하는 센서(미도시)로부터 전달될 수 있다. 키(Key) 상태 신호(DS)는 자동차의 시동 상태를 감지하는 센서(미도시)로부터 전달될 수 있다.
컨트롤러(80)는, 인렛(10)의 연결 신호(CC1) 및 키(Key) 오프 신호(DS1)가 수신되면 자동차의 배터리 모드를 충전모드로 판단할 수 있다. 컨트롤러(80)는, 인렛(10)의 분리 신호(CC2) 및 키(Key) 온 신호(DS2)가 수신되면 자동차의 배터리 모드를 방전모드로 판단할 수 있다. 키(Key) 온 신호(DS2)는 시동을 걸기 위한 키(Key)의 작동으로 자동차의 시동이 걸린 상태를 알리는 신호이고, 키(Key) 오프 신호(DS1)는 자동차의 시동이 꺼진 상태를 알리는 신호이다.
다음으로, 컨트롤러(80)는, 충전모드 또는 방전모드에 따라 릴레이(20)의 스위칭 동작을 제어하여 전력 전달 경로, 즉, 충전 경로 또는 방전 경로를 형성한다(S20).
도 3을 참고하면, 인렛(10)이 아웃렛(2)을 통해 외부 충전기(1)와 연결되고 자동차의 시동이 꺼져 충전모드에 진입하면, 컨트롤러(80)는, 양방향 OBC(30)의 타단과 인렛(10) 사이에 위치하는 제1 릴레이(21)에 온 레벨의 릴레이 제어신호(RC_1)를 전달하고, 양방향 OBC(30)의 타단과 자율주행 부하(70) 사이에 위치하는 제2 릴레이(22)에 오프 레벨의 제어신호(RC_2)를 전달하여 충전 경로를 형성할 수 있다.
다른 실시예에 따라, 충전모드에 진입하면, 컨트롤러(80)는, 인렛(10)과 양방향 OBC(30)가 전기적으로 연결되도록 릴레이(20)를 제어하여 충전 경로를 형성할 수 있다. 이때, 릴레이(20)는 전기적 연결 단자(접점) 2개를 선택적으로 온/오프하는 회로(SPDT: Single Pole Double Through)를 포함하는 단일 스위치로 구성될 수 있다.
도 4를 참고하면, 인렛(10)이 아웃렛(2)을 통해 외부 충전기(1)와 분리되고 자동차의 시동이 켜져 방전모드에 진입하면, 컨트롤러(80)는, 양방향 OBC(30)의 타단과 인렛(10) 사이에 위치하는 제1 릴레이(21)에 오프 레벨의 릴레이 제어신호(RC_1)를 전달하고, 양방향 OBC(30)의 타단과 자율주행 부하(70) 사이에 위치하는 제2 릴레이(22)에 온 레벨의 제어신호(RC_2)를 전달하여 방전 경로를 형성할 수 있다.
다른 예를 들어, 방전모드에 진입하면, 컨트롤러(80)는, 자율주행 부하(70)와 양방향 OBC(30)가 전기적으로 연결되도록 릴레이(20)를 제어하여 방전 경로를 형성할 수 있다. 이때, 릴레이(20)는 전기적 연결 단자(접점) 2개를 선택적으로 온/오프하는 회로(SPDT: Single Pole Double Through)를 포함하는 단일 스위치로 구성될 수 있다.
다음으로, 컨트롤러(80)는, 양방향 OBC(30)에 전력 제어신호(PCS)를 전달하여 메인 배터리(40) 또는 자율주행 부하(70)에 전력을 전달한다(S30).
도 3을 참고하면, 컨트롤러(80)는, 충전모드에서 AC-DC 전력 제어신호(PCS_1)를 양방향 OBC(30)에 전달하여 외부 충전기(1)로부터 공급되는 교류전력이 직류전력으로 변환되어 메인 배터리(40)를 충전하도록 제어한다. 이때, AC-DC 전력 제어신호(PCS_1)는 변환될 전력량에 대한 정보가 포함될 수 있다.
도 4를 참고하면, 컨트롤러(80)는, 방전모드에서 DC-DC 전력 제어신호(PCS_2)를 양방향 OBC(30)에 전달하여 메인 배터리(40)로부터 방전된 고전압 직류전력이 자율주행 부하(70)에 적합한 저전압 직류전력으로 변환되어 자율주행 부하(70)에 공급되도록 제어한다. 이때, DC-DC 전력 제어신호(PCS_2)는 변환될 전력량에 대한 정보가 포함될 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.

Claims (15)

  1. 메인 배터리,
    아웃렛을 통해 외부 충전기와 연결되는 인렛,
    충전모드에서 상기 인렛을 통해 상기 외부 충전기로부터 공급되는 교류전력을 직류전력으로 변환하여 상기 메인 배터리를 충전하고, 방전모드에서 상기 메인 배터리로부터 방전된 고전압 직류전력을 저전압 직류전력으로 변환하여 부하에 공급하는 양방향 OBC(On-Board Charger), 그리고
    상기 양방향 OBC와 상기 인렛의 전기적 연결, 또는 양방향 OBC와 상기 부하의 전기적 연결을 제어하는 릴레이
    를 포함하는, 배터리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 충전모드에서 상기 교류전력을 상기 직류전력으로 변환을 지시하는 AC-DC 전력 제어신호를 상기 양방향 OBC에 전달하는 컨트롤러
    를 더 포함하는, 배터리 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 방전모드에서 상기 고전압 직류전력을 상기 저전압 직류전력으로 변환을 지시하는 DC-DC 전력 제어신호를 상기 양방향 OBC에 전달하는, 배터리 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 인렛의 연결 신호 및 키 오프 신호가 수신되면 상기 충전모드로 판단하고, 상기 인렛의 분리 신호 및 키 온 신호가 수신되면 상기 방전모드로 판단하는, 배터리 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 릴레이는,
    상기 양방향 OBC의 타단과 상기 인렛 사이에 연결되는 제1 릴레이 및 상기 양방향 OBC의 타단과 상기 부하 사이에 연결되는 제2 릴레이를 포함하는, 배터리 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 충전모드에서, 상기 제1 릴레이에 온 레벨의 릴레이 제어신호 및 상기 제2 릴레이에 오프 레벨의 릴레이 제어신호를 전달하여 충전 경로를 형성하는, 배터리 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 방전모드에서, 상기 제1 릴레이에 상기 오프 레벨의 릴레이 제어신호 및 상기 제2 릴레이에 상기 온 레벨의 릴레이 제어신호를 전달하여 방전 경로를 형성하는, 배터리 시스템.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 릴레이는,
    SPDT(Single Pole Double Through) 회로를 포함하여,
    상기 양방향 OBC와 상기 인렛의 전기적 연결, 또는 상기 양방향 OBC와 상기 부하의 전기적 연결을 선택적으로 스위칭하는, 배터리 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 양방향 OBC와 상기 인렛의 전기적 연결을 제어하는 제어신호를 상기 릴레이에 전달하여 충전 경로를 형성하는, 배터리 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 양방향 OBC와 상기 부하의 전기적 연결을 제어하는 제어신호를 상기 릴레이에 전달하여 방전 경로를 형성하는, 배터리 시스템.
  11. 메인 배터리를 충전하는 충전모드 또는 부하에 전력을 공급하는 방전모드를 판단하는 모드 판단 단계,
    릴레이의 스위칭을 제어하여 상기 충전모드에서 전력 전달 경로인 충전경로를 형성하고, 상기 방전모드에서 전력 전달 경로인 방전경로를 형성하는 전력전달경로 형성단계, 그리고
    양방향 OBC를 제어하여 상기 충전모드에서 외부 충전기로부터 공급되는 교류전력을 직류전력으로 변환하고 상기 변환된 직류전력을 상기 충전경로를 통해 상기 메인 배터리에 공급하여 충전하고, 상기 방전모드에서 상기 메인 배터리에서 방전된 고전압 직류전력을 저전압 직류전력으로 변환하고 상기 변환된 저전압 직류전력을 상기 방전경로를 통해 상기 부하에 공급하는 전력 전달 단계를 포함하는, 배터리 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 전력 전달 단계는,
    상기 충전모드에서 상기 교류전력을 상기 직류전력으로 변환을 지시하는 AC-DC 전력 제어신호를 상기 양방향 OBC에 전달하는, 배터리 제어 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 전력 전달 단계는,
    상기 방전모드에서 상기 고전압 직류전력을 상기 저전압 직류전력으로 변환을 지시하는 DC-DC 전력 제어신호를 상기 양방향 OBC에 전달하는, 배터리 제어 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 모드 판단 단계는,
    아웃렛을 통해 상기 외부 충전기와 연결되는 인렛의 연결 신호 및 키 오프 신호가 수신되면 상기 충전모드로 판단하고, 상기 인렛의 분리 신호 및 키 온 신호가 수신되면 상기 방전모드로 판단하는, 배터리 제어 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 전력전달경로 형성단계는,
    상기 릴레이가 아웃렛을 통해 상기 외부 충전기와 연결되는 인렛과 상기 양방향 OBC를 전기적으로 연결하여 상기 충전경로를 형성하고,
    상기 충전경로는,
    상기 인렛, 상기 양방향 OBC, 및 상기 메인 배터리를 포함하는, 배터리 제어 방법.
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