KR20220117408A - 배터리 팩 및 배터리 팩 관리 방법 - Google Patents

배터리 팩 및 배터리 팩 관리 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20220117408A
KR20220117408A KR1020210020648A KR20210020648A KR20220117408A KR 20220117408 A KR20220117408 A KR 20220117408A KR 1020210020648 A KR1020210020648 A KR 1020210020648A KR 20210020648 A KR20210020648 A KR 20210020648A KR 20220117408 A KR20220117408 A KR 20220117408A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
state
voltage
turn
main relay
auxiliary battery
Prior art date
Application number
KR1020210020648A
Other languages
English (en)
Inventor
최장혁
김기훈
김성윤
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to KR1020210020648A priority Critical patent/KR20220117408A/ko
Publication of KR20220117408A publication Critical patent/KR20220117408A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0046—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electric energy storage systems, e.g. batteries or capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/396—Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H02J7/007182—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/547—Voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91—Electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/92—Hybrid vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은 보조 배터리를 포함하는 차량에 구비될 수 있는 배터리 팩으로서, 상기 배터리 팩에 구비된 메인 배터리의 충방전 경로에 위치하도록 구성된 메인 릴레이; 서로 직렬로 연결된 프리차지 릴레이 및 프리차지 저항을 포함하며, 상기 충방전 경로에서 상기 메인 릴레이에 병렬로 연결되도록 구성된 프리차지부; 및 상기 보조 배터리의 전압을 측정하여 상기 보조 배터리의 전압 상태를 판단하고, 상기 보조 배터리의 전압 상태에 기반하여 상기 메인 릴레이의 동작 상태를 턴-온 상태 또는 턴-오프 상태로 제어하며, 상기 메인 릴레이의 동작 상태를 턴-오프 상태에서 턴-온 상태로 제어하는 경우, 상기 프리차지 릴레이의 동작 상태를 제어함으로써 프리차지를 먼저 수행하도록 구성된 BMS를 포함한다.

Description

배터리 팩 및 배터리 팩 관리 방법{BATTERY PACK AND METHOD FOR MANAGING BATTERY PACK}
본 발명은 배터리 팩 및 배터리 팩 관리 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 돌입 전류가 발생되는 것을 방지할 수 있는 배터리 팩 및 배터리 팩 관리 방법에 관한 것이다.
최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 배터리에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 배터리로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 배터리 등이 있는데, 이 중에서 리튬 배터리는 니켈 계열의 배터리에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 배터리는 부하 또는 충전기와 같은 충방전 시스템과 전력을 송수신하는데, 충방전 과정에서 과전류 또는 돌입 전류(Inrush current)가 흐르는 것을 방지하기 위해, 프리차지 과정이 선행되어야 한다.
다만, 종래에는 배터리와 충방전 시스템이 전기적으로 연결되는 과정에서 프리차지가 진행되고, 배터리와 충방전 시스템이 전기적으로 연결된 후에는 프리차지가 진행되지 않는 경우가 발생된다.
예컨대, 배터리가 구비된 배터리 팩이 차량에 구비되었다고 가정한다. 차량의 시동이 켜져서 차량 시스템과 배터리 팩이 전기적으로 연결되는 경우, 프리차지가 진행된 후 배터리 팩과 차량 시스템이 전기적으로 정상 연결될 수 있다.
다만, 종래에는 차량 시스템에서 소정이 문제가 발생하여 배터리 팩과 차량 시스템 간의 전기적 연결이 일시적으로 해제된 경우, 차량 시스템과 배터리 팩을 신속히 연결하기 위하여 다시 프리차지를 진행하지 않고 차량 시스템과 배터리 팩을 재차 연결한다. 이 과정에서, 돌입 전류가 발생되어 배터리 팩 내부의 소자 등이 소손되는 등의 문제가 발생될 수 있다.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 차량에 구비된 보조 배터리의 전압에 따라 프리차지를 수행함으로써 돌입 전류의 발생을 방지할 수 있는 배터리 팩 및 배터리 팩 관리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 배터리 팩은 보조 배터리를 포함하는 차량에 구비될 수 있는 배터리 팩으로서, 상기 배터리 팩에 구비된 메인 배터리의 충방전 경로에 위치하도록 구성된 메인 릴레이; 서로 직렬로 연결된 프리차지 릴레이 및 프리차지 저항을 포함하며, 상기 충방전 경로에서 상기 메인 릴레이에 병렬로 연결되도록 구성된 프리차지부; 및 상기 보조 배터리의 전압을 측정하여 상기 보조 배터리의 전압 상태를 판단하고, 상기 보조 배터리의 전압 상태에 기반하여 상기 메인 릴레이의 동작 상태를 턴-온 상태 또는 턴-오프 상태로 제어하며, 상기 메인 릴레이의 동작 상태를 턴-오프 상태에서 턴-온 상태로 제어하는 경우, 상기 프리차지 릴레이의 동작 상태를 제어함으로써 프리차지를 먼저 수행하도록 구성된 BMS를 포함할 수 있다.
상기 BMS는, 상기 보조 배터리의 전압 상태가 저전압 상태이면, 상기 메인 릴레이의 동작 상태를 턴-오프 상태로 제어하도록 구성될 수 있다.
상기 BMS는, 소정의 시간 동안 측정된 상기 보조 배터리의 전압이 미리 설정된 제1 기준 전압 미만인 경우, 상기 보조 배터리의 전압 상태를 상기 저전압 상태로 판단하도록 구성될 수 있다.
상기 BMS는, 상기 메인 릴레이의 동작 상태가 턴-오프 상태로 제어된 이후에 상기 보조 배터리의 전압 상태가 상기 저전압 상태에서 정상 상태로 전환되면, 상기 프리차지 릴레이의 동작 상태를 제어하여 상기 프리차지를 수행하도록 구성될 수 있다.
상기 BMS는, 상기 프리차지가 완료된 이후, 상기 메인 릴레이의 동작 상태를 상기 턴-오프 상태에서 상기 턴-온 상태로 제어하도록 구성될 수 있다.
상기 BMS는, 상기 메인 릴레이의 동작 상태가 턴-오프 상태로 제어된 이후에 측정된 상기 보조 배터리의 전압이 미리 설정된 제2 기준 전압 이상인 경우, 상기 보조 배터리의 전압 상태를 상기 정상 상태로 판단하도록 구성될 수 있다.
상기 BMS는, 상기 보조 배터리의 전압 상태 및 상기 차량의 상태에 기반하여 상기 메인 릴레이의 동작 상태를 제어하도록 구성될 수 있다.
상기 BMS는, 상기 차량의 상태가 주차 상태 또는 기어 중립 상태이고, 상기 보조 배터리의 전압 상태가 상기 저전압 상태이면, 상기 메인 릴레이의 동작 상태를 상기 턴-오프 상태로 제어하도록 구성될 수 있다.
상기 BMS는, 상기 보조 배터리로부터 동작 전원을 인가 받아서 동작 모드가 슬립 모드에서 웨이크업 모드로 변경된 경우, 상기 프리차지를 수행하고, 상기 프리차지가 완료되면 상기 메인 릴레이의 동작 상태를 턴-온 상태로 제어하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 자동차는 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 팩을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 배터리 팩 관리 방법은 메인 배터리의 충방전 경로에 위치하도록 구성된 메인 릴레이; 및 서로 직렬로 연결된 프리차지 릴레이 및 프리차지 저항을 포함하며, 상기 충방전 경로에서 상기 메인 릴레이에 병렬로 연결되도록 구성된 프리차지부;를 포함하고, 보조 배터리를 포함하는 차량에 구비될 수 있는 배터리 팩의 관리 방법으로서, 상기 보조 배터리의 전압을 측정하여 상기 보조 배터리의 전압 상태를 판단하는 전압 상태 판단 단계; 및 상기 보조 배터리의 전압 상태에 기반하여 상기 메인 릴레이의 동작 상태를 턴-온 상태 또는 턴-오프 상태로 제어하되, 상기 메인 릴레이의 동작 상태를 턴-오프 상태에서 턴-온 상태로 제어하기 전에 상기 프리차지 릴레이의 동작 상태를 제어함으로써 프리차지를 수행하는 릴레이 제어 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 메인 릴레이의 동작 상태를 제어하는 과정에서 배터리 팩에 돌입 전류가 발생되는 것이 방지되기 때문에, 배터리 팩에 구비된 메인 릴레이 등의 소자가 소손되는 것이 효과적으로 방지될 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 예시적 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 예시적 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 실시예에 따른 배터리 팩을 보다 구체적으로 도시한 도면이다.
도 4는 보조 배터리의 전압과 배터리 팩의 전압에 대한 비교예를 도시한 도면이다.
도 5는 보조 배터리의 전압과 배터리 팩의 전압에 대한 실시예를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 다른 배터리 팩 관리 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 도 6의 실시예에 따른 배터리 팩 관리 방법을 보다 구체적으로 도시한 도면이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어들은, 다양한 구성요소들 중 어느 하나를 나머지와 구별하는 목적으로 사용되는 것이고, 그러한 용어들에 의해 구성요소들을 한정하기 위해 사용되는 것은 아니다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)의 예시적 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 메인 배터리(110), 메인 릴레이(120), 프리차지부(130) 및 BMS(140)를 포함할 수 있다.
여기서, 메인 배터리(110)는 하나 이상의 배터리 셀이 구비된 셀 어셈블리일 수 있다. 구채적으로, 배터리 셀은, 음극 단자와 양극 단자를 구비하며, 물리적으로 분리 가능한 하나의 독립된 셀을 의미한다. 일 예로, 리튬 이온 전지 또는 리튬 폴리머 전지가 배터리 셀로 간주될 수 있다.
도 1을 참조하면, 배터리 팩(100)은 보조 배터리(200)를 포함하는 차량(1)에 구비될 수 있다. 배터리 팩(100)은 차량(1)에 구비된 보조 배터리(200) 및 인버터(300)와 연결될 수 있다. 그리고, 메인 배터리(110)는 인버터(300)에 직류 전류를 공급하고, 인버터(300)에 의해 직류 전류가 교류 전류로 전환되며, 전환된 교류 전류에 의해 차량(1)의 모터(400)가 구동될 수 있다.
메인 릴레이(120)는 상기 배터리 팩(100)에 구비된 메인 배터리(110)의 충방전 경로에 위치하도록 구성될 수 있다.
여기서, 충방전 경로란 메인 배터리(110)에 대한 충전 전류 및 방전 전류가 흐르는 경로로서, 배터리 팩(100)의 양극 단자(P+), 메인 배터리(110) 및 배터리 팩(100)의 음극 단자(P-)를 연결하는 전기적 경로일 수 있다.
구체적으로, 메인 릴레이(120)는 배터리 팩(100)의 충방전 경로에 위치하며, 메인 릴레이(120)의 일단은 메인 배터리(110)의 양극 단자에 연결되고, 메인 릴레이(120)의 타단은 배터리 팩(100)의 양극 단자(P+)에 연결될 수 있다.
프리차지부(130)는 서로 직렬로 연결된 프리차지 릴레이(131) 및 프리차지 저항(132)을 포함하며, 상기 충방전 경로에서 상기 메인 릴레이(120)에 병렬로 연결되도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 프리차지 릴레이(131)의 일단은 메인 릴레이(120)의 일단에 연결될 수 있다. 프리차지 릴레이(131)의 타단은 프리차지 저항(132)의 일단에 연결될 수 있다. 프리차지 저항(132)의 일단은 메인 릴레이(120)의 타단에 연결될 수 있다. 따라서, 프리차지부(130)는 충방전 경로에서 베인 릴레이에 병렬로 연결될 수 있다.
예컨대, 도 1의 실시예에서, 프리차지 릴레이(131)의 일단은, 충방전 경로 상에서 메인 배터리(110)의 양극 단자와 메인 릴레이(120)의 일단 사이에 연결될 수 있다. 프리차지 릴레이(131)의 타단은 프리차지 저항(132)의 일단과 직렬로 연결될 수 있다. 프리차지 저항(132)의 타단은, 충방전 경로 상에서 메인 릴레이(120)의 타단과 배터리 팩(100)의 양극 단자(P+) 사이에 연결될 수 있다.
BMS(140, Battery management system)는 상기 보조 배터리(200)의 전압을 측정하여 상기 보조 배터리(200)의 전압 상태를 판단하도록 구성될 수 있다. 여기서, BMS(140)는 배터리 팩(100)의 충방전 동작을 전반적으로 제어하는 관리 장치로서, 이러한 BMS(140)는 배터리 팩(100) 보호 장치에 통상적으로 포함될 수 있다.
예컨대, 도 1의 실시예에서, BMS(140)는 차량(1)에 구비된 보조 배터리(200)와 연결될 수 있다.
일반적으로, 하이브리드 차량(1) 및/또는 전기 차량(1)의 시동이 꺼진 상태인 경우, 메인 배터리(110) 및 보조 배터리(200)가 방전되는 것을 방지하기 위하여, BMS(140)의 동작 모드는 슬립 모드일 수 있다. 반대로, 차량(1)의 시동이 켜지는 경우, BMS(140)는 보조 배터리(200)로부터 전원을 인가 받아서 동작 모드가 웨이크업 모드로 전환될 수 있다.
웨이크업 모드로 전환된 BMS(140)는 보조 배터리(200)의 전압을 측정하고, 측정된 전압에 따라 보조 배터리(200)의 전압 상태를 판단할 수 있다.
예컨대, BMS(140)는 보조 배터리(200)의 전압을 측정한 결과에 기반하여, 보조 배터리(200)의 전압 상태를 저전압 상태 또는 정상 상태로 판단할 수 있다.
BMS(140)는 상기 보조 배터리(200)의 전압 상태에 기반하여 상기 메인 릴레이(120)의 동작 상태를 턴-온 상태 또는 턴-오프 상태로 제어하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, BMS(140)는 상기 메인 릴레이(120)의 동작 상태를 턴-오프 상태에서 턴-온 상태로 제어하는 경우, 상기 프리차지 릴레이(131)의 동작 상태를 제어함으로써 프리차지를 먼저 수행하도록 구성될 수 있다.
즉, BMS(140)는 메인 릴레이(120)의 동작 상태를 턴-오프 상태에서 턴-온 상태로 전환해야 하는 경우, 정해진 듀티비에 따라 프리차지 릴레이(131)의 동작 상태를 턴-온 상태 또는 턴-오프 상태로 제어함으로써 프리차지를 수행할 수 있다.
만약, BMS(140)가 프리차지를 수행하지 않고 메인 릴레이(120)의 동작 상태를 턴-온 상태로 제어하는 경우, 메인 배터리(110)로부터 충방전 경로로 돌입 전류(Inrush current)가 출력될 수 있다. 이러한 돌입 전류에 의해 충방전 경로에 위치한 메인 릴레이(120)가 소손될 수 있는 문제가 있다. 따라서, BMS(140)는 메인 릴레이(120)를 턴-오프 상태에서 턴-온 상태로 제어하는 경우에는, 항상 프리차지 릴레이(131)의 동작 상태를 제어하여 프리차지를 수행할 수 있다.
예컨대, BMS(140)는 보조 배터리(200)로부터 동작 전원을 인가 받아서 동작 모드가 슬립 모드에서 웨이크업 모드로 변경된 경우, BMS(140)는 프리차리를 먼저 수행한 후에 메인 릴레이(120)의 동작 상태를 턴-온 상태로 제어할 수 있다. 이 경우, 배터리 팩(100)으로부터 인버터(300)로 직류 전류가 인가되고, 인버터(300)에 의해 전환된 교류 전류에 의해 모터(400)가 구동될 수 있다.
다른 예로, 보조 배터리(200)의 전압이 하락하여 보조 배터리(200)의 전압 상태가 정상 상태에서 저전압 상태로 전환된 경우, BMS(140)는 일시적으로 메인 릴레이(120)의 동작 상태를 턴-오프 상태로 제어할 수 있다. 이 경우, 배터리 팩(100)으로부터 인버터(300)로 직류 전류가 순간적으로 인가되지 않을 수 있다. 이후, 보조 배터리(200)의 전압이 일정 수준 이상으로 상승하면, BMS(140)는 모터(400) 구동을 위해 메인 릴레이(120)의 동작 상태를 턴-오프 상태에서 턴-온 상태로 전환할 수 있다. 여기서, BMS(140)는 프리차지를 먼저 수행한 후 메인 릴레이(120)의 동작 상태를 턴-온 상태로 제어함으로써, 메인 릴레이(120)에 돌입 전류가 인가되는 것을 방지할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 차량(1)의 시동이 켜진 경우뿐만 아니라, 보조 배터리(200)의 전압이 순간적으로 하락하였다가 정상 상태로 전환되는 경우에도 프리차지를 수행함으로써, 돌입 전류에 의해 메인 릴레이(120)가 소손되는 것을 방지할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩(100)의 예시적 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2의 실시예에서, 배터리 팩(100)은 제1 메인 릴레이(120) 및 제2 메인 릴레이(150)를 포함할 수 있다. 즉, 배터리 팩(100)은 제2 메인 릴레이(150)를 더 포함할 수 있다.
제2 메인 릴레이(150)는 상기 배터리 팩(100)에 구비된 메인 배터리(110)의 충방전 경로에 위치하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 제2 메인 릴레이(150)는 배터리 팩(100)의 충방전 경로에 위치하며, 제2 메인 릴레이(150)의 일단은 메인 배터리(110)의 음극 단자에 연결되고, 제2 메인 릴레이(150)의 타단은 배터리 팩(100)의 음극 단자(P-)에 연결될 수 있다.
도 2의 실시예에서, 프리차지는 다음의 순서로 수행될 수 있다.
BMS(140)는 제2 메인 릴레이(150)의 동작 상태를 턴-온 상태로 제어할 수 있다. 그리고, BMS(140)는 정해진 듀티비에 대응되도록 프리차지 릴레이(131)의 동작 상태를 제어하여, 프리차지를 완료할 수 있다. 이후, BMS(140)는 제1 메인 릴레이(120)의 동작 상태를 턴-온 상태로 제어할 수 있다. 마지막으로, BMS(140)는 프리차지 릴레이(131)의 동작 상태를 턴-오프 상태로 제어할 수 있다.
예컨대, 차량(1)의 시동이 꺼진 경우 및 보조 배터리(200)의 전압 상태가 저전압 상태인 경우, 제1 메인 릴레이(120) 및 제2 메인 릴레이(150)의 동작 상태는 모두 턴-오프 상태일 수 있다. 그리고, 차량(1)의 시동이 켜진 경우 및 보조 배터리(200)의 전압이 상승된 경우, BMS(140)는 제2 메인 릴레이(150)의 동작 상태를 턴-온 상태로 제어하고 프리차지를 수행할 수 있다. 프리차지가 완료된 후, BMS(140)는 제1 메인 릴레이(120)의 동작 상태를 턴-온 상태로 제어하여, 모터(400)를 구동시킬 수 있다.
도 3은 도 2의 실시예에 따른 배터리 팩(100)을 보다 구체적으로 도시한 도면이다.
도 3의 실시예에서, 제1 메인 릴레이(120), 프리차지 릴레이(131) 및 제2 메인 릴레이(150)는 코일과 철편으로 구성될 수 있다.
또한, BMS(140)는 전원 공급 모듈(141) 및 제어 모듈(142)을 포함할 수 있다.
전원 공급 모듈(141)은 보조 배터리(200)로부터 전원을 공급받고, 공급받은 전원을 제어 모듈(142)로 출력할 수 있다. 또한, 전원 공급 모듈(141)은 제1 라인(L1), 제2 라인(L2) 및 제3 라인(L3)으로 전원을 출력할 수 있다.
제어 모듈(142)은 제1 라인(L1), 제2 라인(L2) 및 제3 라인(L3)에 위치한 스위칭 소자를 제어함으로써, 제1 메인 릴레이(120), 프리차지 릴레이(131) 및 제2 메인 릴레이(150)의 동작 상태를 제어할 수 있다.
이하에서는, 도 1의 실시예를 참조하여, BMS(140)의 동작 모드 및 보조 배터리(200)의 전압 상태에 따라 BMS(140)가 메인 릴레이(120) 및 프리차지 릴레이(131)의 동작을 제어하는 과정에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
먼저, BMS(140)는 슬립 모드 또는 웨이크업 모드로 동작될 수 있다. 예컨대, 차량(1)의 시동이 꺼진 경우 BMS(140)의 동작 모드는 슬립 모드이고, 차량(1)의 시동이 켜진 경우 BMS(140)의 동작 모드는 웨이크업 모드일 수 있다.
그리고, 상기 BMS(140)는, 상기 보조 배터리(200)로부터 동작 전원을 인가 받아서 동작 모드가 슬립 모드에서 웨이크업 모드로 변경된 경우, 프리차지 릴레이(131)의 동작 상태를 제어하여 상기 프리차지를 수행할 수 있다. 이후, BMS(140)는 상기 프리차지가 완료되면 상기 메인 릴레이(120)의 동작 상태를 턴-온 상태로 제어하도록 구성될 수 있다.
BMS(140)는 보조 배터리(200)의 전압을 미리 설정된 전압 측정 주기마다 측정하고, 측정된 전압에 따라 보조 배터리(200)의 전압 상태를 판단할 수 있다.
구체적으로, 상기 BMS(140)는, 소정의 시간 동안 측정된 상기 보조 배터리(200)의 전압이 미리 설정된 제1 기준 전압 미만인 경우, 상기 보조 배터리(200)의 전압 상태를 상기 저전압 상태로 판단하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 보조 배터리(200)의 최대 전압은 12V이고, 제1 기준 전압이 5.5V로 설정되었다고 가정한다. BMS(140)는 소정의 시간(예컨대, 15ms)동안 측정된 보조 배터리(200)의 전압이 5.5V미만인 경우, 보조 배터리(200)의 전압 상태를 저전압 상태로 판단할 수 있다.
그리고, BMS(140)는, 상기 보조 배터리(200)의 전압 상태가 저전압 상태이면, 상기 메인 릴레이(120)의 동작 상태를 턴-오프 상태로 제어하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 배터리 팩(100)에 구비된 메인 배터리(110)와 차량(1)에 구비된 인버터(300) 간의 연결이 해제될 수 있다.
BMS(140)는, 상기 메인 릴레이(120)의 동작 상태가 턴-오프 상태로 제어된 이후에 상기 보조 배터리(200)의 전압 상태가 상기 저전압 상태에서 정상 상태로 전환되면, 상기 프리차지 릴레이(131)의 동작 상태를 제어하여 상기 프리차지를 수행하도록 구성될 수 있다.
앞선 실시예와 같이, 보조 배터리(200)의 최대 전압이 12V이고, 제1 기준 전압이 5.5V로 설정되었다고 가정한다. 또한, 제2 기준 전압이 7.5V로 설정되었다고 가정한다. 여기서, 제1 기준 전압은 보조 배터리(200)의 전압 상태가 저전압 상태라고 판단될 수 있는 기준이 되는 전압이고, 제2 기준 전압은 보조 배터리(200)의 전압 상태가 정상 상태라고 판단될 수 있는 기준이 되는 전압일 수 있다.
보조 배터리(200)의 전압 상태가 저전압 상태로 판단되어 메인 릴레이(120)의 동작 상태가 턴-오프 상태로 제어된 이후에도 BMS(140)는 보조 배터리(200)의 전압을 측정할 수 있다. 보조 배터리(200)의 전압이 소정이 시간(예컨대, 15ms)동안 제2 기준 전압(예컨대, 7.5V) 이상인 경우, BMS(140)는 메인 릴레이(120)의 동작 상태를 턴-온 상태로 제어하기 전에 프리차지 릴레이(131)의 동작 상태를 제어하여 프리차지를 먼저 수행할 수 있다. 프리차지가 완료된 이후, BMS(140)는, 메인 릴레이(120)의 동작 상태를 상기 턴-오프 상태에서 상기 턴-온 상태로 제어할 수 있다.
즉, BMS(140)는 메인 릴레이(120)의 동작 상태를 턴-오프 상태에서 턴-온 상태로 제어할 때마다 프리차지를 먼저 수행함으로써, 돌입 전류에 의해 메인 릴레이(120)가 소손되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 차량(1)의 시동이 켜진 경우뿐만 아니라 보조 배터리(200)의 전압이 일시적으로 하락된 경우에도 메인 릴레이(120)가 소손되는 것이 방지될 수 있다.
한편, 상기 BMS(140)는, 상기 보조 배터리(200)의 전압 상태 및 상기 차량(1)의 상태에 기반하여 상기 메인 릴레이(120)의 동작 상태를 제어하도록 구성될 수 있다.
즉, BMS(140)는 보조 배터리(200)의 전압 상태뿐만 아니라 차량(1)의 상태를 더 고려하여 메인 릴레이(120)의 동작 상태를 제어할 수 있다.
구체적으로, 상기 BMS(140)는, 상기 차량(1)의 상태가 주차 상태 또는 기어 중립 상태이고, 상기 보조 배터리(200)의 전압 상태가 상기 저전압 상태이면, 상기 메인 릴레이(120)의 동작 상태를 상기 턴-오프 상태로 제어하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, BMS(140)는 차량(1)에 구비된 차량 제어기(미도시)로부터 차량(1)의 기어 상태에 대한 정보를 수신할 수 있다.
예컨대, 차량(1)이 운행 중인 경우에는 사고를 방지하기 위하여, 보조 배터리(200)의 전압이 일시적으로 하락하더라도 차량(1)에 구비된 모터(400)의 구동이 중단되어서는 아니 된다. 따라서, 차량(1)이 운행 중인 경우, BMS(140)는 보조 배터리(200)의 전압 상태가 일시적으로 저전압 상태가 되더라도 메인 릴레이(120)의 동작 상태를 턴-온 상태로 유지할 수 있다.
반면, 차량(1)이 주차 상태이거나 기어 중립 상태인 경우에는 차량(1)이 운행 중인 상태가 아닐 수 있다. 이 경우, 보조 배터리(200)의 전압 상태가 일시적으로 저전압 상태로 판단되면, BMS(140)는 메인 릴레이(120)의 동작 상태를 턴-오프 상태로 제어할 수 있다. 이후, 보조 배터리(200)의 전압이 상승하여 보조 배터리(200)의 전압 상태가 정상 상태로 판단되면, BMS(140)는 프리차지 릴레이(131)를 제어하여 프리차지를 먼저 수행한 후에 메인 릴레이(120)의 동작 상태를 턴-온 상태로 제어할 수 있다.
이하에서는, 메인 릴레이(120)의 동작 상태를 턴-오프 상태에서 턴-온 상태로 제어하기 전에 프리차지를 수행하지 않은 비교예와 프리차지를 수행한 실시예를 비교하여 설명한다.
도 4는 보조 배터리(200)의 전압(V200)과 배터리 팩(100)의 전압(V100)에 대한 비교예를 도시한 도면이다. 도 5는 보조 배터리(200)의 전압(V200)과 배터리 팩(100)의 전압(V100)에 대한 실시예를 도시한 도면이다.
구체적으로, 도 4는 보조 배터리(200)의 전압(V200) 상태가 저전압 상태에서 정상 상태로 전환된 후 프리차지를 진행하지 않고 메인 릴레이(120)의 동작 상태가 턴-온 상태로 제어된 비교예이다. 이와 달리, 도 5는 보조 배터리(200)의 전압(V200) 상태가 저전압 상태에서 정상 상태로 전환된 후 프리차지를 진행하고 메인 릴레이(120)의 동작 상태가 턴-온 상태로 제어된 실시예이다.
도 4의 실시예에서, t11 시점부터 t12 시점까지 보조 배터리(200)의 전압(V200)이 제1 기준 전압(V1) 미만일 수 있다. BMS(140)는 t11 시점부터 t12 시점까지 측정된 보조 배터리(200)의 전압(V200)이 제1 기준 전압(V1) 미만이므로, t12 시점에서 메인 릴레이(120)의 동작 상태를 턴-오프 상태로 제어할 수 있다. 이후, t13 시점에서 보조 배터리(200)의 전압(V200)이 정상 전압으로 상승되고, t13 시점에서 BMS(140)는 메인 릴레이(120)의 동작 상태를 턴-온 상태로 제어할 수 있다. 이 경우, 프리차지가 진행되지 않고 메인 릴레이(120)의 동작 상태가 턴-온 상태로 제어되었기 때문에, t14 시점에서 배터리 팩(100)의 전압(V100)은 돌입 전류에 의해 상승될 수 있다. 그리고, 이러한 돌입 전류에 의해 배터리 팩(100)에 구비된 메인 릴레이(120)가 소손될 수 있는 문제가 있다.
도 5의 실시예에서, t21 시점부터 t22 시점까지 보조 배터리(200)의 전압(V200)이 제1 기준 전압(V1) 미만일 수 있다. BMS(140)는 t21 시점부터 t22 시점까지 측정된 보조 배터리(200)의 전압(V200)이 제1 기준 전압(V1) 미만이므로, t22 시점에서 메인 릴레이(120)의 동작 상태를 턴-오프 상태로 제어할 수 있다. 이후, t23 시점에서 보조 배터리(200)의 전압(V200)이 제2 기준 전압(V2) 이상으로 상승되고, t23 시점에서 BMS(140)는 프리차지 릴레이(131)의 동작 상태를 제어하여 프리차지를 수행할 수 있다. 여기서, t23 시점부터 t24 시점까지 프리차지가 진행될 수 있다. t24 시점에서 BMS(140)는 프리차지를 종료하고 메인 릴레이(120)의 동작 상태를 턴-온 상태로 제어할 수 있다. 이 경우, 메인 릴레이(120)의 동작 상태가 턴-오프 상태에서 턴-온 상태로 전환되기 전에, BMS(140)에 의해 프리차지가 수행되었기 때문에, t24 시점 이후에서 돌입 전류가 발생되지 않게 된다.
즉, 도 4의 비교예 및 도 5의 실시예를 참조하면, 차량(1)의 시동이 켜진 경우뿐만 아니라, 보조 배터리(200)의 전압이 일시적으로 하락한 경우에도, 메인 릴레이(120)의 동작 상태를 턴-오프 상태에서 턴-온 상태로 제어하기 전에 프리차지가 진행됨으로써 돌입 전류가 발생되는 것이 방지될 수 있다. 또한, 돌입 전류의 발생이 방지되기 때문에, 배터리 팩(100)에 구비된 메인 릴레이(120) 등의 소자들이 소손되는 것이 미연에 방지될 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 다른 배터리 팩 관리 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
바람직하게, 배터리 팩 관리 방법의 각 단계는 배터리 팩(100)에 구비된 BMS(140)에 의해 수행될 수 있다.
이하에서는, 앞서 설명한 내용과 중복되는 내용은 간략히 설명하거나 생략함을 유의한다.
먼저, 도 1을 참조하면, 배터리 팩(100)은 메인 배터리(110)의 충방전 경로에 위치하도록 구성된 메인 릴레이(120); 및 서로 직렬로 연결된 프리차지 릴레이(131) 및 프리차지 저항(132)을 포함하며, 상기 충방전 경로에서 상기 메인 릴레이(120)에 병렬로 연결되도록 구성된 프리차지부(130);를 포함할 수 있다.
전압 상태 판단 단계(S100)는 상기 보조 배터리(200)의 전압을 측정하여 상기 보조 배터리(200)의 전압 상태를 판단하는 단계로서, BMS(140)에 의해 수행될 수 있다.
예컨대, 도 1의 실시예에서, BMS(140)는 보조 배터리(200)와 전기적으로 연결될 수 있다. BMS(140)는 미리 설정된 전압 측정 주기에 따라 보조 배터리(200)의 전압을 측정할 수 있다.
만약, 소정의 시간 동안 측정된 보조 배터리(200)의 전압이 미리 설정된 제1 기준 전압 미만인 경우, BMS(140)는 보조 배터리(200)의 전압 상태를 저전압 상태로 판단할 수 있다. 반대로, 소정의 시간 동안 측정된 보조 배터리(200)의 전압이 미리 설정된 제1 기준 전압 미만이 아닌 경우, BMS(140)는 보조 배터리(200)의 전압 상태를 정상 상태로 판단할 수 있다.
릴레이 제어 단계(S200)는 상기 보조 배터리(200)의 전압 상태에 기반하여 상기 메인 릴레이(120)의 동작 상태를 턴-온 상태 또는 턴-오프 상태로 제어하되, 상기 메인 릴레이(120)의 동작 상태를 턴-오프 상태에서 턴-온 상태로 제어하기 전에 상기 프리차지 릴레이(131)의 동작 상태를 제어함으로써 프리차지를 수행하는 단계로서, BMS(140)에 의해 수행될 수 있다.
즉, BMS(140)는 메인 릴레이(120)의 동작 상태를 턴-오프 상태에서 턴-온 상태로 제어할 때마다 프리차지 릴레이(131)의 동작 상태를 제어하여 프리차지를 먼저 수행할 수 있다. 릴레이 제어 단계(S200)에 대해서는 도 7을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 7은 도 6의 실시예에 따른 배터리 팩 관리 방법을 보다 구체적으로 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 전압 상태 판단 단계(S100) 이후, 단계 S210이 수행될 수 있다.
단계 S210에서, BMS(140)에 의해 측정된 보조 배터리(200)의 전압과 제1 기준 전압이 비교될 수 있다. 보조 배터리(200)의 전압이 제1 기준 전압 미만인 경우 단계 S220이 수행되고, 그렇지 않은 경우 단계 S230이 수행될 수 있다.
단계 S220에서 BMS(140)는 메인 릴레이(120)의 동작 상태를 턴-온 상태에서 턴-오프 상태로 제어할 수 있다. 이후, 전압 상태 판단 단계(S100)가 수행되어, BMS(140)는 보조 배터리(200)의 전압을 다시 측정할 수 있다.
예컨대, 전압 상태 판단 단계(S100)에서 소정의 시간(예컨대, 15ms) 동안 측정된 보조 배터리(200)의 전압이 제1 기준 전압(예컨대, 5.5V) 미만인 경우, 단계 S220이 수행되어 메인 릴레이(120)의 동작 상태가 턴-오프 상태로 제어될 수 있다.
단계 S230에서 메인 릴레이(120)의 동작 상태가 턴-오프 상태인지 여부가 판단될 수 있다. 단계 S230에서 메인 릴레이(120)의 동작 상태가 턴-오프 상태이면 단계 S240이 수행되고, 메인 릴레이(120)의 동작 상태가 턴-온 상태이면 전압 상태 판단 단계(S100)가 수행될 수 있다.
단계 S240에서 BMS(140)에 의해 측정된 보조 배터리(200)의 전압과 제2 기준 전압이 비교될 수 있다. 보조 배터리(200)의 전압이 제2 기준 전압 이상인 경우 단계 S250이 수행되고, 그렇지 않은 경우 단계 전압 상태 판단 단계(S100)가 수행될 수 있다.
단계 S250에서 BMS(140)는 프리차지 릴레이(131)의 동작 상태를 제어하여 프리차지를 수행할 수 있다. 프리차지가 완료된 이후, 단계 S260이 수행될 수 있다.
예컨대, 전압 상태 판단 단계(S100)에서 측정된 보조 배터리(200)의 전압이 제2 기준 전압(예컨대, 7.5V) 이상인 경우, 단계 S250이 수행되어 프리차지가 진행될 수 있다.
단계 S260에서 BMS(140)는 메인 릴레이(120)의 동작 상태를 턴-오프 상태에서 턴-온 상태로 제어할 수 있다.
배터리 팩 관리 방법에 따르면 메인 릴레이(120)를 턴-온 상태로 제어하는 과정에서 배터리 팩(100)에 돌입 전류가 발생되는 것이 방지되기 때문에, 배터리 팩(100)에 구비된 메인 릴레이(120) 등의 소자가 소손되는 것이 효과적으로 방지될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
또한, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니라, 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.
1: 차량
100: 배터리 팩
110: 메인 배터리
120: 메인 릴레이, 제1 메인 릴레이
130: 프리차지부
131: 프리차지 릴레이
132: 프리차지 저항
140: BMS
150: 제2 메인 릴레이
200: 보조 배터리
300: 인버터
400: 모터

Claims (11)

  1. 보조 배터리를 포함하는 차량에 구비될 수 있는 배터리 팩에 있어서,
    상기 배터리 팩에 구비된 메인 배터리의 충방전 경로에 위치하도록 구성된 메인 릴레이;
    서로 직렬로 연결된 프리차지 릴레이 및 프리차지 저항을 포함하며, 상기 충방전 경로에서 상기 메인 릴레이에 병렬로 연결되도록 구성된 프리차지부; 및
    상기 보조 배터리의 전압을 측정하여 상기 보조 배터리의 전압 상태를 판단하고, 상기 보조 배터리의 전압 상태에 기반하여 상기 메인 릴레이의 동작 상태를 턴-온 상태 또는 턴-오프 상태로 제어하며, 상기 메인 릴레이의 동작 상태를 턴-오프 상태에서 턴-온 상태로 제어하는 경우, 상기 프리차지 릴레이의 동작 상태를 제어함으로써 프리차지를 먼저 수행하도록 구성된 BMS를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 BMS는,
    상기 보조 배터리의 전압 상태가 저전압 상태이면, 상기 메인 릴레이의 동작 상태를 턴-오프 상태로 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 BMS는,
    소정의 시간 동안 측정된 상기 보조 배터리의 전압이 미리 설정된 제1 기준 전압 미만인 경우, 상기 보조 배터리의 전압 상태를 상기 저전압 상태로 판단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 BMS는,
    상기 메인 릴레이의 동작 상태가 턴-오프 상태로 제어된 이후에 상기 보조 배터리의 전압 상태가 상기 저전압 상태에서 정상 상태로 전환되면, 상기 프리차지 릴레이의 동작 상태를 제어하여 상기 프리차지를 수행하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 BMS는,
    상기 프리차지가 완료된 이후, 상기 메인 릴레이의 동작 상태를 상기 턴-오프 상태에서 상기 턴-온 상태로 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 BMS는,
    상기 메인 릴레이의 동작 상태가 턴-오프 상태로 제어된 이후에 측정된 상기 보조 배터리의 전압이 미리 설정된 제2 기준 전압 이상인 경우, 상기 보조 배터리의 전압 상태를 상기 정상 상태로 판단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 BMS는,
    상기 보조 배터리의 전압 상태 및 상기 차량의 상태에 기반하여 상기 메인 릴레이의 동작 상태를 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 BMS는,
    상기 차량의 상태가 주차 상태 또는 기어 중립 상태이고, 상기 보조 배터리의 전압 상태가 상기 저전압 상태이면, 상기 메인 릴레이의 동작 상태를 상기 턴-오프 상태로 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 BMS는,
    상기 보조 배터리로부터 동작 전원을 인가 받아서 동작 모드가 슬립 모드에서 웨이크업 모드로 변경된 경우, 상기 프리차지를 수행하고, 상기 프리차지가 완료되면 상기 메인 릴레이의 동작 상태를 턴-온 상태로 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩을 포함하는 자동차.
  11. 메인 배터리의 충방전 경로에 위치하도록 구성된 메인 릴레이; 및 서로 직렬로 연결된 프리차지 릴레이 및 프리차지 저항을 포함하며, 상기 충방전 경로에서 상기 메인 릴레이에 병렬로 연결되도록 구성된 프리차지부;를 포함하고, 보조 배터리를 포함하는 차량에 구비될 수 있는 배터리 팩의 관리 방법에 있어서,
    상기 보조 배터리의 전압을 측정하여 상기 보조 배터리의 전압 상태를 판단하는 전압 상태 판단 단계; 및
    상기 보조 배터리의 전압 상태에 기반하여 상기 메인 릴레이의 동작 상태를 턴-온 상태 또는 턴-오프 상태로 제어하되, 상기 메인 릴레이의 동작 상태를 턴-오프 상태에서 턴-온 상태로 제어하기 전에 상기 프리차지 릴레이의 동작 상태를 제어함으로써 프리차지를 수행하는 릴레이 제어 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 관리 방법.
KR1020210020648A 2021-02-16 2021-02-16 배터리 팩 및 배터리 팩 관리 방법 KR20220117408A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210020648A KR20220117408A (ko) 2021-02-16 2021-02-16 배터리 팩 및 배터리 팩 관리 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210020648A KR20220117408A (ko) 2021-02-16 2021-02-16 배터리 팩 및 배터리 팩 관리 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220117408A true KR20220117408A (ko) 2022-08-24

Family

ID=83111610

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210020648A KR20220117408A (ko) 2021-02-16 2021-02-16 배터리 팩 및 배터리 팩 관리 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20220117408A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101680526B1 (ko) 배터리 제어 장치 및 방법
KR101397023B1 (ko) 배터리 팩 및 배터리 팩의 제어 방법
EP2272722B1 (en) Power source apparatus for vehicle
KR102016752B1 (ko) 배터리 팩 및 배터리 팩 제어방법
CN110138044B (zh) 一种动力电池充放电控制系统、方法及车辆
JPWO2002025761A1 (ja) ハイブリッド電源装置
CN105308825A (zh) 用于dc-ac逆变器的预充电和电压供应系统
CN107919723B (zh) 用于控制辅助电池的继电器的系统及方法
US10075004B2 (en) Battery jump-starting method
JP4187942B2 (ja) 充電状態制御装置
JP2004023803A (ja) 組電池の電圧制御装置
KR20160132691A (ko) 전기 이동 수단 및 그 제어 방법
JP2015180140A (ja) 車両用電源システム
US11258291B2 (en) Power supply circuit for energy transfer between battery and smoothing capacitor, battery management system and battery pack
CN111746308B (zh) 电力系统及其控制方法
US20200139821A1 (en) Power supply device
KR20220117408A (ko) 배터리 팩 및 배터리 팩 관리 방법
WO2017191818A1 (ja) 電源装置
EP4068561A1 (en) Charging method and power conversion device
KR20190073925A (ko) 프리차지 장치 및 방법
CN115320377A (zh) 用于车辆的电力系统
CN116235381A (zh) 电路控制方法、电池及其控制器和管理系统、用电装置
CN112721734A (zh) 一种充电车辆的控制方法及装置
KR20220131445A (ko) 전기자동차의 충전 장치 및 방법
KR102598634B1 (ko) 차량 전원 제어 장치 및 방법