KR20230081557A - 배터리 시스템 및 이를 작동시키기 위한 방법 - Google Patents

배터리 시스템 및 이를 작동시키기 위한 방법 Download PDF

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레나토 만디치
페테르 쿠르치크
토마스 트래뜨니그
미카엘 하인들
프라모드 스리니바스
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Abstract

전원(20) 및 DC/DC 컨버터(32)와 시스템 기반 칩(system basis chip, SBC)(40)을 포함하는 배터리 관리 시스템(battery management system, BMS)(30)을 포함하는 배터리 시스템(10)이 개시된다. DC/DC 컨버터(32)는 전원(20)과 전기적으로 연결되어 전원(20)으로부터 전력을 수신하고 출력 전압을 출력하도록 구성된다. SBC(36)는 DC/DC 컨버터(32)와 직렬로 전기적으로 연결되어 상기DC/DC 컨버터(32)로부터 출력 전압을 수신한다. 마이크로컨트롤러(50)는 SBC(36)에 연결되어 SBC(36)로부터 전력을 수신한다. 릴레이 드라이버(60)는 적어도 하나의 릴레이(62, 64)를 제어하도록 구성되며, 릴레이 드라이버(60)는 SBC(36)와 DC/DC 컨버터(32) 사이에 상호 연결된 DC/DC 컨버터(32)의 출력 노드(34)에 연결되어 DC/DC 컨버터(32)로부터의 출력 전압을 수신한다. 마이크로컨트롤러(50)는 릴레이 드라이버(60)에 전기적으로 연결되고, 적어도 하나의 릴레이(62, 64)를 스위칭하기 전에, 출력 전압을 제1 전압(V1)에서 제1 전압(V1)보다 높은 제2 전압(V2)으로 증가시키도록 DC/DC 컨버터(32)를 제어하고, 제2 전압이 DC/DC 컨버터(32)에 의해 출력되는 동안 적어도 하나의 릴레이(62, 64)를 스위칭하도록 릴레이 드라이버(60)를 제어하도록 구성된다.

Description

배터리 시스템 및 이를 작동시키기 위한 방법{BATTERY SYSTEM AND METHOD FOR OPERATING THE SAME}
본 개시는 배터리 시스템에 관한 것이다. 또한 본 개시는 이러한 배터리 시스템을 구비한 차량 및 고정식 에너지 저장 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 또 다른 측면은 배터리 시스템을 작동시키기 위한 방법에 관한 것이다.
최근에, 전력을 동력원으로 사용하는 차량들이 개발되었다. 전기 차량은 전기 모터에 의해 이차 배터리들에 저장된 에너지를 사용하여 구동되는 차량이다. 전기 차량은 배터리들에 의해서만 전력을 공급받을 수 있거나, 또는 예를 들어 가솔린 발전기 또는 수소 연료 전력 셀에 의해 동력을 공급받는 하이브리드(hybrid) 차량의 형태일 수 있다. 또한, 차량은 전기 모터와 종래의 연소 엔진의 조합을 포함할 수 있다. 일반적으로, 전기 차량용 배터리(electric vehicle battery, EVB) 또는 견인 배터리(traction battery)는 배터리 전기 차량(battery electric vehicle, BEV)의 추진력을 공급하는데 사용되는 배터리이다. 전기 차량용 배터리는, 지속되는 기간 동안 전력을 공급하도록 설계되었으므로, 시동(starting), 조명(lighting), 및 점화(ignition)용 배터리와 다르다. 이차(rechargeable 또는 secondary) 배터리는 충전과 방전을 반복적으로 할 수 있다는 점에서, 화학 에너지로부터 전기 에너지로 비가역적 변환만을 하는 일차 배터리(primary battery)와 다르다. 저용량의 이차 배터리는 셀룰러폰, 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같은 소형 전자 디바이스용 전원으로서 사용되는 반면, 고용량의 이차 배터리는 전기 및 하이브리드 차량 등을 위한 전원으로 사용된다.
일반적으로 이차 배터리는 양극, 음극, 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체, 전극 조립체를 수용하는 케이스 및 전극 조립체에 전기적으로 연결되는 전극 단자들을 포함한다. 양극, 음극 및 전해질 용액의 화학적 반응을 통해 이차 배터리의 충전 및 방전이 가능하도록 하기 위해, 이차 배터리의 케이스 내부로 전해질 용액이 주입된다. 케이스의 형상은 예를 들어, 원통형, 직사각형 등으로 배터리의 용도에 따라서 달라진다. 최근 개발 중인 전기 차량들에는 랩탑(laptop) 및 가전 제품들에 널리 사용되는 것으로 알려진 리튬-이온(및 비슷한 리튬 폴리머) 배터리가 주로 적용된다.
높은 에너지 함량을 제공하기 위해, 특히 하이브리드 차량의 모터 구동을 위해, 이차 배터리는 직렬 및/또는 병렬로 결합된 복수의 단위 배터리 셀로 구성된 배터리 모듈로 사용될 수 있다. 즉, 배터리 모듈은 고출력의 이차 배터리를 구현하기 위해, 필요한 전력량에 따라 복수의 단위 배터리 셀의 전극 단자들을 연결하여 형성된다.
배터리 모듈은 블록 설계 또는 모듈식 설계로 구성될 수 있다. 블록 설계에서 각 배터리는 공통 전류 컬렉터 구조 및 공통 배터리 관리 시스템에 결합되고, 그 유닛은 하우징 내에 배치된다. 모듈식 설계에서는 복수 개의 배터리 셀이 연결되어 서브 모듈을 형성하고 여러 개의 서브 모듈이 연결되어 배터리 모듈을 형성한다. 자동차 애플리케이션에서 배터리 시스템은 종종 원하는 전압을 제공하기 위해 직렬로 연결된 복수의 배터리 모듈로 구성된다. 그 안에서, 배터리 모듈은 복수의 적층된 배터리 셀을 갖는 서브 모듈을 포함할 수 있고, 각각의 스택은 직렬로 연결되어 병렬로 연결된 셀(XpYs) 또는 병렬로 연결되어 직렬로 연결된 다중 셀(XsYp)을 포함한다.
배터리 팩은 여러 개의(가능한 동일한) 배터리 모듈들의 세트이다. 배터리 모듈들은 원하는 전압, 용량 또는 전력 밀도를 제공하기 위해, 직렬, 병렬 또는 두 가지의 혼합 방식으로 구성될 수 있다. 배터리 팩의 구성요소들에는 각각의 배터리 모듈들과, 이들 간의 전기 전도성을 제공하는 인터커넥트(interconnect)가 포함된다.
배터리 시스템은 배터리 관리 시스템(battery management system, BMS)을 더 포함하는데, 배터리 관리 시스템은 배터리가 안전한 작동 영역 밖에서 작동하지 않도록 보호하고, 배터리 상태를 모니터링하며, 2차 데이터를 계산하고, 그 데이터를 보고하며, 배터리 환경을 제어하고, 이를 인증하고 및/또는 밸런싱함으로써 이차 배터리, 배터리 모듈, 및 배터리 팩을 관리하는 임의의 전자 시스템이다. 예를 들어, BMS는 전압(예를 들어, 배터리 팩 또는 배터리 모듈의 총 전압, 개별 셀들의 전압), 온도(예를 들어, 배터리 팩 또는 배터리 모듈의 평균 온도, 냉각수 흡입 온도, 냉각수 출력 온도, 또는 개별 셀들의 온도), 냉각수 흐름(예를 들어, 유량, 냉각액 압력), 및 전류로 표시되는 배터리 상태를 모니터링할 수 있다. 추가적으로, BMS는 상기 항목을 기반으로 최소 및 최대 셀 전압, 배터리의 충전 수준을 나타내는 충전 상태(state of charge, SOC) 또는 방전 깊이(depth of discharge, DOD), 건강 상태(state of health, SOH)(배터리의 남은 용량을 원래 용량 대비 %로 다양하게 정의한 측정치), 전력 상태(state of power, SOP)(주어진 현재 전력 사용량, 온도 및 기타 조건을 고려하여 정의된 시간 간격 동안 사용할 수 있는 전력량), 안전 상태(state of safety, SOS), 충전 전류 제한(charge current limit, CCL)으로서의 최대 충전 전류, 방전 전류 제한(discharge current limit, DCL)으로서의 최대 방전 전류, (개방 회로 전압을 결정하기 위한) 셀의 내부 임피던스와 같은 값을 계산할 수 있다.
BMS는 단일 컨트롤러가 다수의 전선을 통해 배터리 셀에 연결되도록 중앙 집중화될 수 있다. BMS는 또한 배터리와 컨트롤러 사이에 단지 하나의 통신 케이블로 분산될 수 있다, 여기서 BMS 보드는 각 셀에 설치된다. 또는 BMS는 몇 개의 컨트롤러를 포함하는 모듈식 구성일 수 있으며, 각각의 컨트롤러는 여러 컨트롤러 간의 통신으로 특정 수의 셀을 처리한다. 중앙 집중식 BMS는 가장 경제적이고 확장성이 가장 낮으며 많은 전선으로 인해 어려움을 겪고 있다. 분산된 BMS는 가장 비싸고 설치가 간단하며 가장 깨끗한 조립체를 제공한다. 모듈식 BMS는 다른 2개의 토폴로지의 기능과 문제의 절충안을 제공한다.
BMS는 배터리 팩이 안전한 작동 영역 밖에서 작동하지 않도록 보호할 수 있다. 과전류, 과전압(충전 중), 과열, 저온도, 과압력, 접지 결함 또는 누설 전류 검출 시 안전 작동 영역 외 작동이 지시될 수 있다. BMS는 배터리가 안전한 작동 영역 밖에서 작동되면 열리는 내부 스위치(예를 들어, 릴레이 또는 반도체 장치)를 포함하고, 배터리에 연결된 장치가 배터리 사용을 줄이거나 종료하도록 요청하고, 히터, 팬, 에어컨 또는 액체 냉각을 통해 환경을 능동적으로 제어함으로써, 배터리의 안전한 작동 영역 외부에서 작동하는 것을 방지할 수 있다.
배터리의 전력 출력 및 충전에 대한 고정(static) 제어만으로는 배터리 시스템에 연결된 다양한 전기 소비자들의 동적 전력 수요를 충족시키기에 충분하지 않다. 따라서, 배터리 시스템과 전기 소비자의 컨트롤러 사이에는 지속적 또는 간헐적인 정보 교환이 요구된다. 배터리 시스템과 전기 소비자의 컨트롤러 사이에 교환되는 정보는, 전기 소비자의 실제/예측된 전력 수요나 잉여 전력 뿐만 아니라, 배터리 시스템의 충전 상태(State of Charge, SoC), 잠재적인 전기 성능, 충전 능력 및 내부 저항을 포함한다. 따라서 배터리 시스템은 일반적으로 시스템 레벨에 대한 이러한 정보를 획득 및 처리하기 위한 배터리 관리 시스템(BMS)과 시스템의 배터리 모듈의 일부이고 모듈 레벨에 대한 관련 정보를 획득 및 처리하는 복수의 배터리 모듈 관리자(battery module managers, BMM)를 포함한다. 특히 BMS는 일반적으로 시스템 전압, 시스템 전류, 시스템 하우징 내부의 여러 상이한 위치에서의 국부 온도, 라이브 구성요소(live component)와 시스템 하우징 사이의 절연 저항을 측정한다. 또한 BMM은 일반적으로 배터리 모듈에 있는 배터리 셀의 개별 셀 전압과 온도를 측정한다.
따라서 BMS/BMU는 배터리가 안전한 작동 영역을 벗어나 작동하는 것으로부터 보호하거나, 배터리의 상태 모니터링, 보조 데이터 산출, 데이터 보고, 배터리의 환경 제어, 배터리 인증, 및/또는 배터리 밸런싱 등에 의해, 배터리 팩을 관리하도록 제공될 수 있다.
비정상적인 작동 상태의 경우 배터리 팩은 일반적으로 배터리 팩의 단자에 연결된 부하로부터 분리되어야 한다. 따라서, 배터리 시스템은 배터리 모듈과 배터리 시스템 단자 사이에 전기적으로 연결된 배터리 분리 유닛(battery disconnect unit, BDU)을 더 포함한다. 따라서, BDU는 배터리 팩과 차량의 전기 시스템 사이의 주요 인터페이스이다. BDU는 배터리 팩과 전기 시스템 사이의 고전류 경로를 열거나 닫는 전기 기계 스위치를 포함한다. BDU는 전압 및 전류 측정과 같은 배터리 모듈에 수반된 배터리 제어 장치(battery control unit, BCU)에 피드백을 제공한다. BCU는 BDU로부터 수신된 피드백에 기초하여 낮은 전류 경로를 사용하여 BDU의 스위치를 제어한다. 따라서 BDU의 주요 기능은 배터리 팩과 전기 시스템 사이의 전류 흐름 제어 및 전류 감지를 포함할 수 있다. BDU는 외부 충전 및 프리차징(pre-charging)과 같은 추가 기능을 추가로 관리할 수 있다.
BMS 및 특히 차량 애플리케이션, 즉 xEV 애플리케이션 그리고 또한 고정식 저장 시스템(stationary storage systems, ESS)의 고전력/전압 릴레이에 전력을 공급하기 위한 몇 가지 개념이 있다. 최신 기술에 따르면, BMS는 예를 들어 DC/DC 컨버터와 로컬 5V/3.3V 전원을 가지는 마이크로컨트롤러를 사용하여 12V 또는 24V로 직접 공급될 수 있다. 릴레이는 펄스 폭 변조(pulse width modulation, PWM), 최적화된 전력 소비를 위한 컨트롤러 또는 정전압 공급 장치에 의해 제어된다.
추가 예시에서, 전용 시스템 기반 칩(ystem basis chip, SBC)은 마이크로컨트롤러에 로컬 5V/3.3V 전원을 공급하는 데 사용된다. 다른 예에서는 BMS가 12V 또는 24V로 직접 공급되긴 하지만, 이는 릴레이 및 BMS의 추가 전력 소비, 예를 들어, 시스템 기반 칩(SBC), 마이크로컨트롤러, MCU 등에 대해 일정한 12V를 생성하는 벅/부스트 컨버터이 있음을 교시한다. 추가 예에서 고정식 ESS 시스템은 전형적으로 일정한 산업용 24V 전원을 가진다. 이 애플리케이션에서는 이러한 24V 공급 전압으로 직접 전원이 공급되는 고전력 릴레이가 사용된다. 이와 같은 모든 최신 기술의 경우, 릴레이는 PWM 컨트롤러에 의해 제어되거나 일정한 공급 전압으로 공급된다.
일반적으로 릴레이 제어를 위해 PWM이나 정전압을 사용해야 하는 경우 릴레이 내부에 상당한 열이 발생한다. 적어도 일시적으로, 이러한 릴레이는 외부 공급 전류 및 주변 온도 프로파일로 인한 릴레이의 최대 자체-발열의 가장자리 상에 있다. 그런 다음, PWM 제어는 코일을 통과하는 전류로 인한 자체-발열을 최소화하는데 사용되며, 그렇지 않으면, 더 큰 릴레이가 선택되어야 하는데, 이는 상당히 전체 비용을 증가시키기 때문이다. 반면에, PWM 제어는 릴레이 드라이버를 더 복잡하고 더 비싸게 만든다. 또한, 이러한 경우 전자파 적합성(electromagnetic compatibility, EMC)을 설정하기 위한 추가 조치가 필요하다. 이러한 PWM 제어가 없으면 특정 전력이 릴레이 내부에서 불필요하게 열로 변환된다. 또한, 위의 내용 외에도 고정식 ESS 시스템용 BMS는 xEV 배터리 팩용 BMS와 항상 다른 PCB였다.
따라서, 보고된 결점 중 적어도 일부, 특히 감소된 전력 소비, 불필요한 열 발생 감소 및 관련 비용 감소를 극복하는 배터리 시스템이 개발될 필요가 있다.
본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의된다. 이하의 설명에는 이러한 제한이 적용된다. 상기 청구항의 범위를 벗어나는 모든 개시는 비교하기 목적일 뿐 아니라 설명을 위한 것일 뿐이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 배터리 시스템이 제안된다. 배터리 시스템은 전원을 포함한다. 또한, 배터리 시스템은 DC/DC 컨버터와 시스템 기반 칩(system basis chip, SBC)을 포함하는 배터리 관리 시스템을 포함한다. DC/DC 컨버터는 전원과 전기적으로 연결되어 전원으로부터 전력을 수신하고 출력 전압을 출력하도록 구성된다. 또한, SBC는 DC/DC 컨버터와 직렬로 전기적으로 연결되어 DC/DC 컨버터로부터 출력 전압을 수신한다. 또한, 마이크로컨트롤러는 SBC에 연결되어 SBC로부터 전력을 수신한다. 또한, 릴레이 드라이버는 적어도 하나의 릴레이를 제어하도록 구성되며, 릴레이 드라이버는 SBC와 DC/DC 컨버터 사이에 상호 연결된 DC/DC 컨버터의 출력 노드에 연결된다. 마이크로컨트롤러는 릴레이 드라이버에 전기적으로 연결되고, 적어도 하나의 릴레이를 스위칭하기 전에, 출력 전압을 제1 전압에서 제1 전압보다 높은 제2 전압으로 증가시키도록 DC/DC 컨버터를 제어하고, 및 제2 전압이 DC/DC 컨버터에 의해 출력되는 동안 적어도 하나의 릴레이를 스위칭하도록 릴레이 드라이버를 제어하도록 구성된다.
추가 양태에서, 배터리 시스템을 포함하는 고정식 에너지 저장 시스템 및 차량이 개시된다. 따라서 이러한 개념은 고정식 시스템에도 적용할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 위에 인용된 배터리 시스템을 작동시키는 방법으로서, 방법은: 적어도 하나의 릴레이를 스위칭하기 전에, 마이크로컨트롤러가, 출력 전압을 제1 전압에서 제1 전압보다 높은 제2 전압으로 증가시키도록 DC/DC 컨버터를 제어하는 단계를 포함한다. 추가 단계에서, 방법은 마이크로컨트롤러가, 제2 전압이 DC/DC 컨버터에 의해 출력되는 동안 적어도 하나의 릴레이를 스위칭하도록 릴레이 드라이버를 제어하는 단계를 포함한다.
본 개시내용의 추가 양태는 종속항 또는 아래의 설명으로부터 학습될 수 있다.
특징은 첨부된 도면을 참조하여 예시적인 실시예를 상세히 설명함으로써 통상의 기술자에게 명백해질 것이다:
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 시스템을 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템의 작동 방법을 도시한다.
이하, 첨부한 도면들을 참고로 하여 여러 실시 예들에 대하여 상세히 설명한다. 또한, 이하 첨부된 도면들을 참조하여 실시 예들의 효과 및 특징, 그리고 그 구현 방법을 상세히 설명하며, 특별히 언급되지 않는 한, 첨부 도면 및 상세한 설명 전반에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성요소를 나타내며, 그에 대한 중복되는 설명은 생략한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명되는 실시예에만 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 오히려, 이러한 실시예는 본 개시가 철저하고 완전할 수 있고, 본 개시의 양태 및 특징이 통상의 기술자에게 충분히 전달될 수 있도록 예시로서 제공된다.
본 문서에서 "및/또는"이라는 용어는 관련되어 열거된 복수의 항목들의 모든 조합 또는 복수의 항목들 중 어느 하나의 항목을 포함한다. 또한, 실시 예들을 설명 시 "~할 수 있다", "~일 수 있다"를 사용하는 것은 “본 개시의 하나 이상의 실시 예”를 나타낸다. 본 개시의 실시 예들에 대한 다음의 설명에서, 단수형의 용어들은 문맥 상 명백하게 달리 나타내지 않는 한 복수형을 포함할 수 있다.
특성, 영역, 고정 수, 단계, 프로세스, 요소, 소자, 부품, 성분, 및 이들의 조합을 특정하기 위한 "포함한다", "포함하는" 등의 용어들은 다른 특성, 영역, 고정 수, 프로세스, 요소, 소자, 부품, 성분, 및 그들의 조합을 배제하는 것은 아니다. 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어서, 단수형의 용어는 문맥상 달리 명시되지 않는 한 복수형을 포함할 수 있다.
본 문서에 기재된 본 개시의 실시 예에 따른 전자 장치 또는 전기 장치, 및/또는 임의의 다른 관련 장치, 또는 구성 요소들은, 임의의 적합한 하드웨어(hardware), 펌웨어(firmware)(예를 들어, 주문형 집적 회로(application-specific integrated circuit), 소프트웨어(software) 또는 소프트웨어의 조합에 의해 구현될 수 있다. 또한, 이들 장치의 다양한 구성 요소는 연성 인쇄 회로 필름(flexible printed circuit film), 테이프 캐리어 패키지(TCP: tape carrier package), 인쇄 회로 기판(PCB: printed circuit board), 또는 하나의 기판 상에 구현될 수 있다. 여기에 설명된 전기적 연결부 또는 상호 연결부는, 예를 들어, PCB 또는 다른 종류의 회로 캐리어 상에서 와이어 또는 전도성 요소에 의해 실현될 수 있다. 전도성 요소는 금속화, 예를 들어, 표면 금속화 및/또는 핀 금속화를 포함할 수 있고, 및/또는 전도성 폴리머 또는 세라믹을 포함할 수 있다. 추가로, 전기 에너지는 무선 연결을 통해, 예를 들어, 전자기 방사선 및/또는 빛을 사용하여 전송될 수 있다.
또한, 이들 장치들의 다양한 구성 요소들은 하나 이상의 컴퓨팅 장치에 포함된 하나 이상의 프로세서(processor)에서 실행되고, 컴퓨터 프로그램 명령을 실행하고, 본 문서에 설명된 다양한 기능을 수행하기 위해 다른 시스템 구성 요소와 상호 작용하는 프로세스 또는 스레드일 수 있다. 컴퓨터 프로그램 명령어는 예를 들어 랜덤 액세스 메모리(RAM: random access memory)와 같이 표준 메모리 장치를 사용하는 컴퓨팅 장치에서 구현될 수 있는 메모리에 저장된다. 컴퓨터 프로그램 명령은 또한 예를 들어 CD-ROM, 플래시 드라이브(flash drive) 등과 같은 다른 비휘발성(non-transitory) 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장될 수도 있다.
또한, 통상의 기술자라면 본 개시의 예시적인 실시 예들의 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 컴퓨터 장비들의 기능이 단일 컴퓨팅 장치에 결합 또는 통합될 수 있으며, 특정 컴퓨팅 장치의 기능이 하나 이상의 다른 컴퓨팅 장치들로 분산될 수 있음을 알 수 있다.
달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 (기술 용어 및 과학 용어를 포함하여) 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 것과 같은 용어는, 관련 기술 및/또는 본 명세서의 맥락에서 그 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 여기에 명시적으로 정의되지 않는 한 이상화되거나 지나치게 형식적인 의미로 해석되어서는 안된다는 것이 추가로 이해될 것이다.
일반 개념
본 발명의 일 양태에 따르면, 배터리 시스템이 제안된다. 배터리 시스템은 전원을 포함한다. 또한, 배터리 시스템은 DC/DC 컨버터와 시스템 기반 칩(SBC)을 포함하는 배터리 관리 시스템을 포함한다. DC/DC 컨버터는 전원과 전기적으로 연결되어 전원으로부터 전력을 수신하고 출력 전압을 출력하도록 구성된다. 또한, SBC는 DC/DC 컨버터와 직렬로 전기적으로 연결되어 DC/DC 컨버터로부터 출력 전압을 수신한다. 또한, 마이크로컨트롤러는 SBC에 연결되어 SBC로부터 전력을 수신한다. 또한, 릴레이 드라이버는 적어도 하나의 릴레이를 제어하도록 구성되며, 릴레이 드라이버는 SBC와 DC/DC 컨버터 사이에 상호 연결된 DC/DC 컨버터의 출력 노드에 연결된다. 마이크로컨트롤러는 릴레이 드라이버에 전기적으로 연결되고, 적어도 하나의 릴레이를 스위칭하기 전에, 출력 전압을 제1 전압에서 제1 전압보다 높은 제2 전압으로 증가시키도록 DC/DC 컨버터를 제어하고, 및 제2 전압이 DC/DC 컨버터에 의해 출력되는 동안 적어도 하나의 릴레이를 스위칭하도록 릴레이 드라이버를 제어하도록 구성된다.
시스템 기반 칩은 여러 소비자에게 그들의 전력 수요에 따라 다양한 공급 전압을 공급할 수 있는 집적 회로이다. 예를 들어, SBC는 마이크로컨트롤러에 3.3V 내지 5V 사이의 안정적인 작동 전압을 제공할 수 있다. 마이크로컨트롤러는 예를 들어 인용된 범위 내에서 상이한 전압 공급 레벨을 가질 수도 있다. SBC는 입력 전압의 변화에 매우 견고하여, 스위칭 동안 DC/DC 컨버터의 출력 전압이 증가하더라도 SBC가 안정적으로 작동할 수 있다. BMS의 특성은 도입부에서 유추할 수 있다. DC/DC 컨버터와 SBC는 함께 BMS 상에 전원을 형성한다. DC/DC 컨버터와 SBC는 인쇄회로기판 상에 집적되어 있다. 전원은 외부 전원, 예를 들어 12V 또는 24V를 제공하는 배터리에서 발생하는 보드넷 전압(boardnet voltage)일 수 있다. 전원은 일정한, 즉 조정된 DC 전원, 예를 들어 24V를 제공하는 DC 전원일 수 있다. DC/DC 컨버터는 DC/DC 컨버터의 출력 전압이 적어도 두 전압 사이에서 조정 가능하도록 벅(buck) 및/또는 부스트(boost) 기능을 포함한다. 마이크로 컨트롤러는 전형적으로 3.3V 또는 5V를 필요로 한다. 릴레이는 배터리 및/또는 배터리 팩의 단자 전압을 스위칭도록 구성될 수 있다. 스위칭은 닫힘 및/또는 개방 작동을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 릴레이를 스위칭하기 전에, 다시 말해서 마이크로컨트롤러는 적어도 하나의 릴레이의 스위칭이 수행될 필요가 있음을 식별할 수 있다.
본 발명은 적어도 하나의 릴레이의 스위칭 작동을 위해서는 더 높은 공급 전압이 필요하지만 별개의 릴레이 상태를 유지하거나 지속하기 위해서는 필요하지 않다는 통찰에 기초한다. 따라서, 스위칭 작동이 수행되기 전에 출력 전압이 증가된다. PWM 변조 컨트롤러는 필요하지 않으며 또한 불필요한 고전압 공급이 우회되어 비용과 전력 소비를 감소시킨다. 또한 시스템 기반 칩은 입력 전압의 변화에 대해 견고하여 스위칭 작동 중에도 여전히 기능할 수 있다. 본 발명의 장점은 릴레이를 스위칭하기 전에 더 낮은 전압이 공급되고 스위칭 작동에 대해서만 이 전압이 증가하기 때문에 실제 스위칭 작동이 있는지 여부에 따라 릴레이 드라이버에 더 높은 전압을 공급하여서, 감소된 전력 소비 및 감소된 자체 발열을 유발한다는 것이다. 또한 릴레이 드라이버 설계는 PWM에 비해 덜 복잡하고 EMC 조치를 제공할 필요가 없다.
마이크로컨트롤러는, 적어도 하나의 릴레이가 스위칭될 때까지 제2 전압을 출력하도록 DC/DC 컨버터를 제어하고, 및 적어도 하나의 릴레이의 스위칭이 완료된 경우에 응답하여 출력 전압을 제2 전압에서 제1 전압으로 감소시키도록 DC/DC 컨버터를 제어하도록 구성될 수 있다. 이는 전압의 과도/일시적인 상승만 발생하고 스위칭 작동이 완료되는 즉시 제2 전압보다 낮은 제1 전압이 다시 공급됨을 의미한다. 따라서, 감소된 유효 전력 소비 및 가열이 달성된다.
배터리 시스템은 SBC로부터 출력 전압을 수신하기 위해 SBC의 출력 노드에 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 추가 전력 소비자를 더 포함할 수 있다. 따라서, SBC는 스위칭 동안 DC/DC 출력의 변동에도 불구하고 견고한 전압 출력을 제공하기 때문에 이러한 전력 소비자는 일시적인 전압 증가의 영향을 받지 않는다.
제1 전압은 적어도 하나의 릴레이를 스위칭하는데 필요한 최소 전압보다 낮을 수 있다. 이 경우, 스위칭 작동이 수행되는 과도 시간(transient time) 윈도우를 제외하고 대부분의 시간 동안 공급 전압이 감소된 전압이기 때문에 전력 소모가 감소된다.
제1 전압은 적어도 하나의 릴레이를 스위칭하는데 필요한 최소 전압보다 낮을 수 있다. 따라서 스위칭이 발생하는 곳 이외의 작동 시간, 즉 릴레이가 열려 있거나 닫힌 상태로 유지되는 작동 시간에서 전력 공급이 감소되기 때문에 전력 소비가 감소됩니다. 따라서 자체 발열 효과도 최소화된다.
제2 전압은 적어도 하나의 릴레이를 스위칭하는데 필요한 최소 전압 이상일 수 있다. 제2 전압은 전력 소모를 줄이기 위해 적어도 하나의 릴레이를 스위칭하는데 필요한 최소 전압에 가깝게 설정될 수 있다. 예를 들어, 제2 전압은 10V 내지 12V일 수 있다.
제1 전압은 마이크로컨트롤러의 최소 작동 전압 이상일 수 있다. 제1 전압은 마이크로컨트롤러가 여전히 충분히 공급될 수 있고 SBC가 여전히 작동하고 있음을 보장할 수 있다. 예를 들어, 제1 전압은 6V 내지 8V일 수 있다.
추가 양태에서, 차량은 배터리 시스템을 포함할 수 있다. 또 다른 양태에서, 뿐만 아니라 고정 에너지 저장 시스템은 배터리 시스템을 포함할 수 있다.
또 다른 양태에서, 본 개시 내용에 따른 배터리 시스템을 작동시키는 방법이 개시되고, 상기 방법은: 적어도 하나의 릴레이를 스위칭하기 전에, 마이크로컨트롤러가, 출력 전압을 제1 전압에서 제1 전압보다 높은 제2 전압으로 증가시키도록 DC/DC 컨버터를 제어하는 단계를 포함한다. 추가 단계에서, 방법은 마이크로컨트롤러가, 제2 전압이 DC/DC 컨버터에 의해 출력되는 동안 적어도 하나의 릴레이를 스위칭하도록 릴레이 드라이버를 제어하는 단계를 포함한다. 장점은 상술한 것과 같다.
방법은 마이크로컨트롤러가, 적어도 하나의 릴레이가 스위칭될 때까지 제2 전압을 출력하도록 DC/DC 컨버터를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 본 방법은 마이크로컨트롤러가, 적어도 하나의 릴레이의 스위칭이 완료된 경우에 응답하여 출력 전압을 제2 전압에서 제1 전압으로 감소시키도록 DC/DC 컨버터를 제어하는 단계를 포함한다. 이는 전압의 과도/일시적인 상승만 발생하고 스위칭 작동이 완료되는 즉시 제2 전압보다 낮은 제1 전압이 공급됨을 의미한다. 따라서, 감소된 유효 전력 소비가 달성된다.
특정 실시예들
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 시스템(10)을 도시한다.
배터리 시스템(10)은 배터리 관리 시스템(battery management system, BMS)(30)을 포함한다. BMS(30)는 DC/DC 컨버터(32) 및 시스템 기반 칩(system basis chip, SBC)(36)을 포함한다. DC/DC 컨버터(32) 및 SBC(36)는 함께 BMS(30) 상의 전원을 형성하여 아래에서 설명되는 바와 같이 다양한 전력 소비자(50, 70, 80)에게 전력을 공급한다. DC/DC 컨버터(32) 및 SBC(36)는 하나의 회로 기판 상에 집적된다.
따라서 DC/DC 컨버터(32)는 전원(20)으로부터 전력을 수신하기 위해 전원(20)에 전기적으로 연결된다. 전원(20)은 예를 들어 DC/DC 컨버터(32)에 대한 입력 전압, 예를 들어 12V 또는 24V의 전압을 제공하는 보드넷 전압일 수 있다. 보드넷 전압은 예컨대 납산 배터리와 같은 배터리에 의해 생성된다. 특히, 24V 출력의 배터리를 사용하는 경우, 최대 60V까지 전압 피크를 갖는 전압 변동이 발생할 수 있어서, DC/DC 컨버터(32)가 필요하다. 다른 예시에서, 전원(20)은 예를 들어 일정한, 즉 조정된 DC 전원, 예를 들어 24V를 제공하는 DC 전원일 수 있지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
DC/DC 컨버터(32)는 DC/DC 컨버터(32)에 입력되는 입력 전압을 출력 전압으로 변환하도록 구성된다. 특히, DC/DC 컨버터(32)는 마이크로컨트롤러(50)에 의해 제어될 수 있어서, 아래에서 더 설명되는 바와 같이 적어도 2개의 상이한 출력 전압을 출력할 수 있다. DC/DC 컨버터(32)는 제어 가능한 벅 및/또는 부스트 기능을 포함한다. 이러한 제어 가능한 벅 및/또는 부스트 기능은 제어 라인(52)을 통해 마이크로컨트롤러(50)에 의해 제어될 수 있다. 또한, DC/DC 컨버터(32)의 작동 상태를 나타내는 신호를 마이크로컨트롤러(50)에 전송하기 위해 진단 라인(54)이 제공될 수 있다.
SBC(36)는 DC/DC 컨버터(32)와 직렬로 전기적으로 연결되어 DC/DC 컨버터(32)로부터 출력 전압을 수신한다. 따라서, 출력 전압은 SBC(36)의 전원의 역할을 한다. SBC(36)는 특정 전력 소비자(50, 70)의 전력 수요에 따라 안정적인 전력 공급을 다양한 전력 소비자(50, 70)에게 공급한다.
마이크로컨트롤러(50)는 SBC(36)로부터 전력을 수신하기 위해 SBC(36)에 연결된다. SBC(36)는 3.3 내지 5V의 전력을 마이크로컨트롤러(50)에 제공할 수 있다. 따라서, 마이크로컨트롤러(50)는 SBC(36)로부터의 안정적인 공급으로 인해 작동 가능하다.
배터리 시스템(10)은 릴레이 드라이버(60)를 포함한다. 릴레이 드라이버(60)는 스위칭 작동을 수행하기 위해 적어도 하나의 릴레이(62, 64)를 제어하도록 구성된다. 본 예시에서는 2개의 릴레이(62, 64)가 개시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 스위칭 작동은 예를 들어 대응하는 전력 라인(114)을 비전도성 또는 전도성으로 설정하기 위해 배터리(110) 또는 배터리 팩의 단자 전압의 스위칭일 수 있다. 그러나, 다른 스위칭 작동도 릴레이 드라이버(60)에 의해 수행될 수 있다.
릴레이 드라이버(60)는 DC/DC 컨버터(32)의 출력 노드(34)에 연결된다. 출력 노드(34)는 SBC(36)와 DC/DC 컨버터(32) 사이에 상호 연결되어 DC/DC 컨버터(32)로부터 출력 전압을 수신한다. DC/DC 컨버터(32)의 출력 전압은 릴레이 드라이버(60)에 대한 전원 역할을 한다.
마이크로컨트롤러(50)는 릴레이 드라이버(60)에 전송되는 제어 신호에 의해 릴레이 드라이버(60)를 제어하기 위해 제어 라인(56)을 통해 릴레이 드라이버(60)와 전기적으로 연결된다. 릴레이 드라이버(60)는 또한 마이크로컨트롤러(50)에 상태 정보를 전송하기 위해 진단 라인(58)을 통해 진단 신호를 전송할 수 있다.
마이크로컨트롤러(50)는 또한 DC/DC 컨버터(32)에 전기적으로 연결된다. 따라서, 마이크로컨트롤러(50)는 제어 라인(52)을 통해 아래에서 더 자세히 설명되는 바와 같이 DC/DC 컨버터(32)를 제어한다.
마이크로컨트롤러(50)는 적어도 하나의 릴레이(62, 64)가 스위칭될 필요가 있음을 식별할 수 있다. 예를 들어, 마이크로컨트롤러(50)는 적어도 하나의 릴레이(62, 64)가 스위칭될 필요가 있음을 나타내는 외부 신호를 수신하며, 예를 들어 차량 제어 장치로부터 수신한다. 다른 예시들에서, 마이크로컨트롤러(50)는 적어도 하나의 릴레이(62, 64)를 스위칭하기 위해 모니터링 유닛, 예를 들어, 배터리의 작동-관련 파라미터를 감독하는 다양한 센서들로부터 획득한 수신된 상태 신호에 기초하여 식별할 수 있다.
스위칭 작동이 수행되기 전에, 마이크로컨트롤러(50)는 DC/DC 컨버터(32)의 출력 전압을 증가시키기 위해 제어 라인(52)을 통해 DC/DC 컨버터(32)를 제어한다. 구체적으로, 마이크로컨트롤러(50)는 제1 전압(V1)에서 제1 전압(V1)보다 높은 제2 전압(V2)으로 출력 전압을 증가시키도록 DC/DC 컨버터(32)를 제어한다. 이것은 도 2에 개략적으로 도시되어 있다. 그 다음, 제1 전압(V1) 대신에, 제2 전압(V2)이 출력 노드(34)에 공급되고 따라서 릴레이 드라이버(60)에도 공급된다.
그 다음, 마이크로컨트롤러(50)는 제2 전압(V2)이 DC/DC 컨버터(32)에 의해 출력되는 동안 적어도 하나의 릴레이(62, 64)를 스위칭하도록 제어 라인(56)을 통해 릴레이 드라이버(60)를 제어하도록 구성된다. 마이크로컨트롤러(50)는, 예를 들어, 진단 라인(58)을 통해 릴레이 드라이버(60)가 제2 전압(V2)을 수신하고 있음을 나타내는 진단 신호를 수신할 수 있다. 따라서, 스위칭 작동을 수행하기 위해서는, 스위칭 작동이 수행되지 않을 때, 즉 적어도 하나의 릴레이(62, 64)가 닫힌 상태로 유지되거나 열린 상태로 유지될 때 제공되는 전력에 비하여 더 높은 전력이 릴레이 드라이버(60)에 제공된다.
마이크로컨트롤러(50)는 적어도 하나의 릴레이(62, 64)가 스위칭될 때까지 제2 전압(V2)을 출력하도록 DC/DC 컨버터(32)를 추가로 제어한다. 여기서, 마이크로컨트롤러(50)는, 예를 들어 적어도 하나의 릴레이(62, 64)가 스위칭된 것, 즉 스위칭 작동이 완료된 것을 나타내는 진단 신호를 진단 라인(58)을 통해 수신할 수 있다.
그런 다음, 스위칭 작동이 완료된 후, 마이크로컨트롤러(50)는 출력 전압을 제2 전압(V2)에서 제1 전압(V1)으로 감소시키기 위해 DC/DC 컨버터(32)를 제어한다. 따라서, 출력 전압의 증가는 과도/일시적이므로 증가된 전력의 시간이 상대적으로 짧아서 PWM 컨트롤러를 사용하지 않고도 전력 소모 및 자체-발열의 효과적인 감소가 달성된다.
제1 및 제2 전압(V1, V2)은 소비 전력을 감소시키기 위해 설정될 수 있다. 특히, 제1 전압(V1)은 적어도 하나의 릴레이(62, 64)를 스위칭하는데 필요한 최소 전압보다 낮을 수 있다. 또한, 제2 전압(V2)은 적어도 하나의 릴레이(62, 64)를 스위칭하는데 필요한 최소 전압 이상이다. 특히, 제1 전압(V1)은 SBC(36) 및 또한 마이크로컨트롤러(50)에 대한 최소 작동 전압 이상이다. 따라서, PWM 제어는 무용지물이 된다.
예를 들어, 제2 전압(V2)은 10V 내지 12V일 수 있고, 제1 전압(V1)은 6V 내지 8V일 수 있다. 제1 전압(V1)이 이러한 바람직한 범위 내에 있을 때, SBC(36)는 여전히 작동하기에 충분한 양의 전력을 수신한다. 또한, 이 전력량은 일반적으로 3.3V 내지 5V를 필요로 하는 마이크로컨트롤러(50)를 안정적으로 공급하기에 충분하다. 또한, 제2 전압(V2)은 이후에 릴레이 드라이버(60)가 적어도 하나의 릴레이(62, 64)를 작동시키도록 하기에 충분하다.
또한, 여러 추가 전력 소비자(70, 80)가 통합될 수 있고 DC/DC 컨버터(32) 또는 SBC(36)를 통해 전력을 공급받을 수 있다. 예시에서, 제1 전력 소비자(70)는 SBC(36)로부터 출력 전압을 수신하기 위해 SBC(36)의 출력 노드(38)에 전기적으로 연결된다. 이는 스위칭 동안 DC/DC 컨버터(32)의 일시적인 출력 전압의 증가에도 불구하고 SBC(36)가 안정적으로 전압을 출력할 수 있기 때문에 바람직하다.
또한, 제2 전력 소비자(80)는 또한 DC/DC 컨버터(32)의 출력 노드(34)에 연결될 수 있다. 이러한 경우, 제2 전력 소비자(80)는 스위칭 작동 시간 동안 일시적인 전압 증가에 대해 견고하도록 구성될 수 있다.
다른 대안에서, 전력 소비자는 또한 전원(20)에 직접 연결될 수 있으며, 조정되지 않은 전압을 사용할 때 작동 가능하도록 구성되어야 한다.
도 2에서, 배터리 시스템(10)을 작동시키기 위한 방법이 시간 다이어그램으로 개략적으로 도시된다. 방법은 상기 실시예 중 하나에 따른 배터리 시스템(10)에 의해 수행된다.
먼저, 제1 전압(V1)이 릴레이 드라이버(60)에 공급된다. 이 때, 적어도 하나의 릴레이(62, 64)는 릴레이 드라이버(60)에 의해 닫힌 상태 또는 열린 상태로 유지된다. 예를 들어, 제1 전압(V1)은 6V 내지 8V일 수 있다. 이 제1 전압(V1)은 릴레이 드라이버(60)가 적어도 하나의 릴레이를 닫힘 또는 개방 상태로 유지/지속하기에 충분할 수 있다. 특히, 제1 전압(V1)은 스위칭 작동이 수행되지 않는 시간 동안 전력 소비를 절약하기 위해 적어도 하나의 릴레이(62, 64)를 스위칭하는데 필요한 최소 전압보다 낮을 수 있다. 제1 전압(V1)은 SBC(36)가 작동하기에 충분한 양의 전력을 수신하도록 설정될 수 있다. 특히, 제1 전압(V1)은 SBC(36)가 마이크로컨트롤러(50) 및/또는 다른 구성요소를 안정적으로 공급하도록 설정된다. 따라서, 제1 전압(V1)은 마이크로컨트롤러(50)의 최소 작동 전압 이상일 수 있다.
마이크로컨트롤러(50)는 적어도 하나의 릴레이가 스위칭될 필요가 있음을 식별할 수 있다. 적어도 하나의 릴레이(62, 64)를 스위칭하기 전에, 본 방법은 제1 전압(V1)에서 제1 전압(V1)보다 높은 제2 전압(V2)으로 DC/DC 컨버터를 제어하여 출력 전압을 증가시키는 단계(S100)를 포함한다. 제2 전압(V2)은 적어도 하나의 릴레이(62, 64)를 스위칭하는데 필요한 최소 전압 이상일 수 있다. 예를 들어, 제2 전압(V2)은 10V 내지 12V일 수 있다.
추가 단계에서, 본 방법은 마이크로컨트롤러가, 제2 전압(V2)이 DC/DC 컨버터에 의해 출력되는 동안 릴레이 드라이버를 제어하여 적어도 하나의 릴레이를 스위칭하는 단계(S110)를 포함한다. 스위칭은, 릴레이 드라이버(60)가 제2 전압(V2)을 수신하는 것을 확인한 후에 예를 들어 진단 라인을 통해서 발생할 수 있다.
추가 단계에서, 본 방법은, 마이크로컨트롤러가, 적어도 하나의 릴레이가 스위칭될 때까지 제2 전압(V2)를 출력하도록 DC/DC 컨버터를 제어하는 단계를 포함한다. 또한, 본 방법은, 마이크로컨트롤러가, 적어도 하나의 릴레이의 스위칭이 완료된 경우에 응답하여 DC/DC 컨버터를 제어하여 출력 전압을 제2 전압(V2)에서 제1 전압(V1)으로 감소시키는 단계(S120)를 포함한다. 또한, 진단 라인을 통해 스위칭 완료를 나타내는 확인 진단 신호가 진단 라인을 통해 마이크로컨트롤러에 전송될 수 있다. 릴레이를 스위칭하기 전에 더 낮은 전압이 공급되고 스위칭 작동에 대해서만 이 공급 전압이 증가하기 때문에 본 방법 및 배터리 시스템에 의해 감소된 전력 소비 및 감소된 자체-발열이 제공된다. 또한 릴레이 드라이버 설계는 PWM에 비해 덜 복잡하고 EMC 조치를 제공할 필요가 없다.
10 배터리 시스템
20 전원
30 배터리 관리 시스템(battery management system, BMS)
32 DC/DC 컨버터
34 출력 노드
36 시스템 기반 칩(system basis chip, SBC)
38 출력 노드
50 마이크로컨트롤러
52 제어 라인
54 진단 라인
56 제어 라인
58 진단 라인
60 릴레이 드라이버
62 릴레이
64 릴레이
70 제1 전력 소비자
80 제2 전력 소비자
110 배터리/배터리 팩
114 전력 라인
S100 출력 전압을 증가시키는 단계
S110 적어도 하나의 릴레이를 스위칭하는 단계
S120 출력 전압을 감소시키는 단계

Claims (10)

  1. 배터리 시스템으로서,
    전원;
    DC/DC 컨버터 및 시스템 기반 칩(system basis chip, SBC)을 포함하는 배터리 관리 시스템(battery management system, BMS);
    상기 SBC에 연결되어 상기 SBC로부터 전력을 수신하는 마이크로컨트롤러; 및
    적어도 하나의 릴레이를 제어하도록 구성된 릴레이 드라이버를 포함하고,
    상기 DC/DC 컨버터는 상기 전원과 전기적으로 연결되어 상기 전원으로부터 전력을 수신하고 출력 전압을 출력하도록 구성되며,
    상기 SBC는 상기 DC/DC 컨버터와 직렬로 전기적으로 연결되어 상기 DC/DC 컨버터로부터 상기 출력 전압을 수신하고,
    상기 릴레이 드라이버는 상기 SBC와 상기 DC/DC 컨버터 사이에 상호 연결된 상기 DC/DC 컨버터의 출력 노드에 연결되어 상기 DC/DC 컨버터로부터의 출력 전압을 수신하고,
    상기 마이크로컨트롤러는 상기 릴레이 드라이버에 전기적으로 연결되고, 적어도 하나의 릴레이를 스위칭하기 전에 출력 전압을 제1 전압에서 제1 전압보다 높은 제2 전압으로 증가시키도록 상기 DC/DC 컨버터를 제어하고, 제2 전압이 상기 DC/DC 컨버터에 의해 출력되는 동안 상기 적어도 하나의 릴레이를 스위칭하도록 상기 릴레이 드라이버를 제어하도록 구성되는,
    배터리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로컨트롤러는, 적어도 하나의 릴레이가 스위칭될 때까지 제2 전압을 출력하도록 상기 DC/DC 컨버터를 제어하고, 상기 적어도 하나의 릴레이의 스위칭이 완료된 경우에 응답하여 출력 전압을 제2 전압에서 제1 전압으로 감소시키도록 상기 DC/DC 컨버터를 제어하도록 구성되는,
    배터리 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 SBC로부터 출력 전압을 수신하기 위해 상기 SBC의 출력 노드에 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 추가 전력 소비자를 더 포함하는,
    배터리 시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 전압은 적어도 하나의 릴레이를 스위칭하는데 필요한 최소 전압 미만인,
    배터리 시스템.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 전압은 적어도 하나의 릴레이를 스위칭하는데 필요한 최소 전압 이상인,
    배터리 시스템.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 전압은 상기 마이크로컨트롤러의 최소 작동 전압 이상인,
    배터리 시스템.
  7. 제6항에 따른 배터리 시스템을 포함하는 차량.
  8. 제6항에 따른 배터리 시스템을 포함하는 고정식 에너지 저장 시스템.
  9. 제1항 또는 제2항에 따른 배터리 시스템을 작동시키기 위한 방법으로서,
    상기 마이크로컨트롤러가, 적어도 하나의 릴레이를 스위칭하기 전에, 상기 DC/DC 컨버터를 제어하여 제1 전압에서 제1 전압보다 높은 제2 전압으로 상기 출력 전압을 증가시키는 단계; 및
    상기 마이크로컨트롤러가, 제2 전압이 상기 DC/DC 컨버터에 의해 출력되는 동안 상기 릴레이 드라이버를 제어하여 적어도 하나의 릴레이를 스위칭하는 단계를 포함하는, 배터리 시스템을 작동시키기 위한 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 마이크로컨트롤러가, 적어도 하나의 릴레이가 스위칭될 때까지 제2 전압을 출력하도록 상기 DC/DC 컨버터를 제어하는 단계; 및
    상기 마이크로컨트롤러가, 적어도 하나의 릴레이의 스위칭이 완료된 경우에 응답하여 상기 DC/DC 컨버터를 제어하여 상기 출력 전압을 제2 전압에서 제1 전압으로 감소시키는 단계를 더 포함하는, 배터리 시스템을 작동시키기 위한 방법.
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