KR20230146297A - Battery Switching System - Google Patents

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KR20230146297A
KR20230146297A KR1020220045121A KR20220045121A KR20230146297A KR 20230146297 A KR20230146297 A KR 20230146297A KR 1020220045121 A KR1020220045121 A KR 1020220045121A KR 20220045121 A KR20220045121 A KR 20220045121A KR 20230146297 A KR20230146297 A KR 20230146297A
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김재국
이승훈
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인하대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은, 원 형상을 갖는 제1 및 제2연결배선과; 상기 제1연결배선에 연결되는 입력스위치 및 제11 내지 제13출력스위치와; 상기 제2연결배선에 연결되는 제21 내지 제23출력스위치와; 상기 제11 내지 제13출력스위치와 상기 제21 내지 제23출력스위치에 연결되는 제1 내지 제3배터리와; 상기 제1 내지 제3배터리 사이에 각각 연결되는 제1 내지 제3직렬스위치와; 상기 제1 내지 제3배터리에 각각 연결되는 제1 내지 제3접지스위치를 포함하는 배터리 스위칭 시스템을 제공한다.The present invention includes first and second connection wires having a circular shape; an input switch and 11th to 13th output switches connected to the first connection wire; 21st to 23rd output switches connected to the second connection wire; first to third batteries connected to the 11th to 13th output switches and the 21st to 23rd output switches; first to third serial switches respectively connected between the first to third batteries; A battery switching system is provided including first to third ground switches respectively connected to the first to third batteries.

Description

배터리 스위칭 시스템 {Battery Switching System}Battery Switching System {Battery Switching System}

본 발명은 배터리 스위칭 시스템에 관한 것으로, 특히 다수의 스위치를 이용하여 다수의 배터리의 충방전을 제어하는 배터리 스위칭 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a battery switching system, and particularly to a battery switching system that controls charging and discharging of multiple batteries using multiple switches.

최근 자동차 안전과 자율주행 기술의 발전으로 자동차에서 소모하는 전력은 해마다 증가하고 있다. 그리고, 이산화탄소 배출 규제로 연비 개선을 위한 마일드 하이브리드(mild hybrid) 자동차에 대한 개발이 진행 중에 있다.Due to recent developments in automobile safety and autonomous driving technology, the power consumed by automobiles is increasing every year. Additionally, development of mild hybrid vehicles to improve fuel efficiency is in progress due to carbon dioxide emissions regulations.

증가된 전력 공급을 위해 배터리 시스템에 대한 관심이 커져가고 있는데, 자동차 업계에서는 48V 배터리 시스템을 대안으로 제시하고 있다. 이와 관련하여 기존의 14V 배터리 시스템과 48V 배터리 시스템을 동시에 사용하는 자동차에 대한 연구 개발이 다수 진행되고 있으며, 14V 배터리와 48V 배터리를 동시에 충방전 하는 14/48V 듀얼 배터리 시스템이 주목 받고 있다.Interest in battery systems for increased power supply is growing, and the automobile industry is suggesting 48V battery systems as an alternative. In relation to this, a lot of research and development is underway on cars that use both the existing 14V battery system and the 48V battery system, and the 14/48V dual battery system that charges and discharges the 14V battery and 48V battery at the same time is attracting attention.

도 1은 종래의 듀얼 배터리 시스템을 도시한 도면이다.Figure 1 is a diagram showing a conventional dual battery system.

도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 듀얼 배터리 시스템(10)은, 제1배터리(20), 직류컨버터(30), 제2배터리(40)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the conventional dual battery system 10 includes a first battery 20, a direct current converter 30, and a second battery 40.

제1배터리(20)는, 자동차의 전력 시스템의 입력전압(Vi)을 입력 받아 충전되고, 제1출력전압(Vo1)을 방전하여 제1전장부하로 출력한다.The first battery 20 is charged by receiving the input voltage (Vi) of the vehicle's power system, and discharges the first output voltage (Vo1) to output to the first electric load.

직류컨버터(30)는 제1출력전압(Vo1)을 강압하여 제2배터리(40)로 출력한다.The DC converter 30 steps down the first output voltage Vo1 and outputs it to the second battery 40.

제2배터리(40)는, 직류컨버터(30)의 출력전압을 입력 받아 충전되고, 제2출력전압(Vo2)을 방전하여 제2전장부하로 출력한다. The second battery 40 is charged by receiving the output voltage of the DC converter 30, and discharges the second output voltage Vo2 to output it to the second electric load.

입력전압(Vi) 및 제1출력전압(Vo1)은 각각 약 48V이고, 직류컨버터(30)의 출력전압과 제2출력전압(Vo2)은 각각 약 14V이다. The input voltage (Vi) and the first output voltage (Vo1) are each about 48V, and the output voltage and the second output voltage (Vo2) of the DC converter 30 are each about 14V.

이러한 종래의 듀얼 배터리 전력 시스템(10)은 제1 및 제2출력전압(Vo1, Vo2)을 동시에 출력하여 자동차에 공급할 수 있다. This conventional dual battery power system 10 can simultaneously output the first and second output voltages Vo1 and Vo2 and supply them to the vehicle.

그런데, 종래의 듀얼 배터리 전력 시스템(10)에서는, 제1출력전압(Vo1)을 강압하여 제2출력전압(Vo2)을 생성하므로, 직류컨버터(30)가 추가로 필요하므로, 제조비용이 증가하는 문제가 있다.However, in the conventional dual battery power system 10, the first output voltage Vo1 is stepped down to generate the second output voltage Vo2, so an additional DC converter 30 is required, which increases manufacturing costs. there is a problem.

그리고, 직류컨버터(30)는 인덕터, 스위치 등의 소자를 필요로 하므로, 전력밀도 및 효율이 저하되는 문제가 있다.Additionally, since the DC converter 30 requires elements such as inductors and switches, there is a problem in that power density and efficiency are reduced.

또한, 제1 및 제2배터리(20, 40)의 2종류의 배터리가 필요하므로, 배터리에 대한 비용이 증가하고 활용도가 저하되는 문제가 있다.In addition, since two types of batteries, the first and second batteries 20 and 40, are required, there is a problem that the cost of the batteries increases and the utilization decreases.

본 발명은, 상기한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 다수의 스위치에 의하여 다수의 배터리의 충방전을 제어함으로써, 직류컨버터가 생략되어 제조비용이 절감되고 전력밀도 및 효율이 향상되는 배터리 스위칭 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention was developed to solve the above problems, and provides a battery switching system that controls the charging and discharging of multiple batteries by multiple switches, thereby reducing manufacturing costs and improving power density and efficiency by omitting a direct current converter. The purpose is to provide

그리고, 본 발명은, 다수의 스위치에 의하여 동일한 용량의 다수의 배터리로부터 다수의 출력전압을 출력함으로써, 배터리에 대한 유지비용이 절감되고 활용도가 향상되는 배터리 스위칭 시스템을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a battery switching system that reduces battery maintenance costs and improves usability by outputting multiple output voltages from multiple batteries of the same capacity through multiple switches.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 원 형상을 갖는 제1 및 제2연결배선과; 상기 제1연결배선에 연결되는 입력스위치 및 제11 내지 제13출력스위치와; 상기 제2연결배선에 연결되는 제21 내지 제23출력스위치와; 상기 제11 내지 제13출력스위치와 상기 제21 내지 제23출력스위치에 연결되는 제1 내지 제3배터리와; 상기 제1 내지 제3배터리 사이에 각각 연결되는 제1 내지 제3직렬스위치와; 상기 제1 내지 제3배터리에 각각 연결되는 제1 내지 제3접지스위치를 포함하는 배터리 스위칭 시스템을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention includes first and second connection wires having a circular shape; an input switch and 11th to 13th output switches connected to the first connection wire; 21st to 23rd output switches connected to the second connection wire; first to third batteries connected to the 11th to 13th output switches and the 21st to 23rd output switches; first to third serial switches respectively connected between the first to third batteries; A battery switching system is provided including first to third ground switches respectively connected to the first to third batteries.

그리고, 상기 제11출력스위치는 상기 입력스위치, 상기 제1배터리, 상기 제1직렬스위치에 연결되고, 상기 제12출력스위치는 상기 입력스위치, 상기 제2배터리, 상기 제2직렬스위치에 연결되고, 상기 제13출력스위치는 상기 입력스위치, 상기 제3배터리, 상기 제3직렬스위치에 연결될 수 있다.And, the 11th output switch is connected to the input switch, the first battery, and the first serial switch, and the 12th output switch is connected to the input switch, the second battery, and the second serial switch, The thirteenth output switch may be connected to the input switch, the third battery, and the third serial switch.

또한, 상기 제21출력스위치는 상기 제1배터리, 상기 제1직렬스위치에 연결되고, 상기 제22출력스위치는 상기 제2배터리, 상기 제2직렬스위치에 연결되고, 상기 제23출력스위치는 상기 제3배터리, 상기 제3직렬스위치에 연결될 수 있다.In addition, the 21st output switch is connected to the first battery and the first serial switch, the 22nd output switch is connected to the second battery and the second serial switch, and the 23rd output switch is connected to the first serial switch. 3Battery, can be connected to the third serial switch.

그리고, 충전모드에서, 상기 입력스위치는 입력전압을 공급하는 충전기에 연결되어 턴-온 되고, 상기 제11 내지 제13출력스위치 중 하나는 턴-온 되고 나머지 둘은 턴-오프 되고, 상기 제21 내지 제23출력스위치는 턴-오프 되고, 상기 제1 내지 제3직렬스위치 중 둘은 턴-온 되고 나머지 하나는 턴-오프 되고, 상기 제1 내지 제3접지스위치 중 하나는 턴-온 되고 나머지 둘은 턴-오프 될 수 있다.And, in the charging mode, the input switch is connected to a charger that supplies the input voltage and is turned on, one of the 11th to 13th output switches is turned on and the other two are turned off, and the 21st output switch is turned on. The through 23rd output switches are turned off, two of the first through third series switches are turned on and the other one is turned off, and one of the first through third ground switches is turned on and the remaining Both can be turned off.

또한, 제1방전모드에서, 상기 제1연결배선은 제1전장부하에 연결되어 제1출력전압을 공급하고, 상기 제11 내지 제13출력스위치 중 하나는 턴-온 되고 나머지 둘은 턴-오프 되고, 상기 제21 내지 제23출력스위치는 턴-오프 되고, 상기 제1 내지 제3직렬스위치 중 둘은 턴-온 되고 나머지 하나는 턴-오프 되고, 상기 제1 내지 제3접지스위치 중 하나는 턴-온 되고 나머지 둘은 턴-오프 될 수 있다.Additionally, in the first discharge mode, the first connection wire is connected to the first electric load to supply the first output voltage, and one of the 11th to 13th output switches is turned on and the other two are turned off. The 21st to 23rd output switches are turned off, two of the first to third series switches are turned on and the other is turned off, and one of the first to third ground switches is turned on. can be turned on and the other two can be turned off.

그리고, 상기 제1방전모드에서, 상기 제1 내지 제3배터리는 직렬로 연결될 수 있다.And, in the first discharge mode, the first to third batteries may be connected in series.

또한, 제2방전모드에서, 상기 제2연결배선은 제2전장부하에 연결되어 제2출력전압을 공급하고, 상기 제11 내지 제13출력스위치 턴-오프 되고, 상기 제21 내지 제23출력스위치는 턴-온 되고, 상기 제1 내지 제3직렬스위치는 턴-오프 되고, 상기 제1 내지 제3접지스위치는 턴-온 될 수 있다.Additionally, in the second discharge mode, the second connection wire is connected to a second electric load to supply a second output voltage, the 11th to 13th output switches are turned off, and the 21st to 23rd output switches are turned off. may be turned on, the first to third series switches may be turned off, and the first to third ground switches may be turned on.

그리고, 상기 제2방전모드에서, 상기 제1 내지 제3배터리는 병렬로 연결될 수 있다.And, in the second discharge mode, the first to third batteries may be connected in parallel.

또한, 제3방전모드에서, 상기 제1연결배선은 제1전장부하에 연결되어 제1출력전압을 공급하고, 상기 제2연결배선은 제2전장부하에 연결되어 제2출력전압을 공급하고, 상기 제11 내지 제13출력스위치 중 하나는 턴-온 되고 나머지 둘은 턴-오프 되고, 상기 제21 내지 제23출력스위치 중 하나는 턴-온 되고 나머지 둘은 턴-오프 되고, 상기 제1 내지 제3직렬스위치 중 둘은 턴-온 되고 나머지 하나는 턴-오프 되고, 상기 제1 내지 제3접지스위치 중 하나는 턴-온 되고 나머지 둘은 턴-오프 될 수 있다.Additionally, in the third discharge mode, the first connection wire is connected to a first electric load to supply a first output voltage, and the second connection wire is connected to a second electric load to supply a second output voltage, One of the 11th to 13th output switches is turned on and the other two are turned off, one of the 21st to 23rd output switches is turned on and the other two are turned off, and the first to 23rd output switches are turned on and the other two are turned off. Two of the third series switches can be turned on and the other one can be turned off, and one of the first to third ground switches can be turned on and the other two can be turned off.

그리고, 상기 제3방전모드에서, 상기 제1 내지 제3배터리는 직렬로 연결되고, 상기 제1출력전압은 상기 제1 내지 제3배터리로부터 출력되고, 상기 제2출력전압은 상기 제1 내지 제3배터리 중 하나로부터 출력될 수 있다.And, in the third discharge mode, the first to third batteries are connected in series, the first output voltage is output from the first to third batteries, and the second output voltage is output from the first to third batteries. Can be output from one of three batteries.

본 발명은, 다수의 스위치에 의하여 다수의 배터리의 충방전을 제어함으로써, 직류컨버터가 생략되어 제조비용이 절감되고 전력밀도 및 효율이 향상되는 효과를 갖는다.The present invention has the effect of controlling the charging and discharging of multiple batteries by multiple switches, thereby reducing manufacturing costs and improving power density and efficiency by omitting a direct current converter.

그리고, 본 발명은, 다수의 스위치에 의하여 동일한 종류의 다수의 배터리로부터 다수의 출력전압을 출력함으로써, 배터리에 대한 비용이 절감되고 활용도가 향상되는 효과를 갖는다.Additionally, the present invention outputs multiple output voltages from multiple batteries of the same type using multiple switches, thereby reducing battery costs and improving usability.

도 1은 종래의 듀얼 배터리 시스템을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 스위칭 시스템을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 스위칭 시스템을 도시한 회로도.
도 4a 및 도 4b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 배터리 스위칭 시스템의 충전모드를 도시한 상태도 및 등가회로도.
도 5a 및 도 5b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 배터리 스위칭 시스템의 제1방전모드를 도시한 상태도 및 등가회로도.
도 6a 및 도 6b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 배터리 스위칭 시스템의 제2방전모드를 도시한 상태도 및 등가회로도.
도 7a 및 도 7b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 배터리 스위칭 시스템의 제3방전모드를 도시한 상태도 및 등가회로도.1 is a diagram showing a conventional dual battery system.
Figure 2 is a diagram showing a battery switching system according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a circuit diagram showing a battery switching system according to an embodiment of the present invention.
Figures 4a and 4b are a state diagram and an equivalent circuit diagram respectively showing the charging mode of the battery switching system according to an embodiment of the present invention.
Figures 5a and 5b are a state diagram and an equivalent circuit diagram respectively showing the first discharge mode of the battery switching system according to an embodiment of the present invention.
Figures 6a and 6b are a state diagram and an equivalent circuit diagram respectively showing the second discharge mode of the battery switching system according to an embodiment of the present invention.
7A and 7B are a state diagram and an equivalent circuit diagram respectively showing a third discharge mode of the battery switching system according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 구체적인 내용을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, specific details of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 스위칭 시스템을 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 스위칭 시스템을 도시한 회로도이다. FIG. 2 is a diagram showing a battery switching system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a circuit diagram showing a battery switching system according to an embodiment of the present invention.

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 스위칭 시스템(110)은, 전력시스템(미도시)으로부터 입력전압(Vi)을 입력 받고, 제1전장부하로 제1출력전압(Vo1)을 출력하고, 제2전장부하로 제2출력전압(Vo2)을 출력한다.As shown in Figures 2 and 3, the battery switching system 110 according to an embodiment of the present invention receives an input voltage (Vi) from a power system (not shown) and outputs a first output to the first electric load. A voltage (Vo1) is output, and a second output voltage (Vo2) is output to the second electric load.

배터리 스위칭 시스템(110)은, 입력스위치(Si), 제11 내지 제13출력스위치(So11 내지 So13), 제21 내지 제23출력스위치(So21 내지 So23), 제1 내지 제3직렬스위치(Ss1 내지 Ss3), 제1 내지 제3접지스위치(Sg1 내지 Sg3), 제1 내지 제3배터리(B1 내지 B3), 제1 및 제2연결배선(120, 122)을 포함한다. The battery switching system 110 includes an input switch (Si), 11th to 13th output switches (So11 to So13), 21st to 23rd output switches (So21 to So23), and first to third serial switches (Ss1 to Ss1). Ss3), first to third ground switches (Sg1 to Sg3), first to third batteries (B1 to B3), and first and second connection wires (120, 122).

입력 스위치(Si)는 입력전압(Vi), 제1연결배선(120), 제11 내지 제13출력스위치(Vo11 내지 Vo13)에 연결되는데, 입력스위치(Si)의 제1단자는 입력전압(Vi)에 연결되고, 입력스위치(Si)의 제2단자는 제1연결배선(120)과 제11 내지 제13출력스위치(Vo11 내지 Vo13)에 연결된다.The input switch (Si) is connected to the input voltage (Vi), the first connection wire 120, and the 11th to 13th output switches (Vo11 to Vo13), and the first terminal of the input switch (Si) is connected to the input voltage (Vi). ), and the second terminal of the input switch (Si) is connected to the first connection wire 120 and the 11th to 13th output switches (Vo11 to Vo13).

제11출력스위치(So11)는 입력스위치(Si), 제1연결배선(120), 제12 및 제13출력스위치(So12, So13), 제1출력전압(Vo1), 제21출력스위치(So21), 제1직렬스위치(Ss1), 제1배터리(B1)에 연결되는데, 제11출력스위치(So11)의 제1단자는 입력스위치(Si), 제1연결배선(120), 제12 및 제13출력스위치(So12, So13), 제1출력전압(Vo1)에 연결되고, 제11출력스위치(So11)의 제2단자는 제21출력스위치(So21), 제1직렬스위치(Ss1) 및 제1배터리(B1)에 연결된다.The 11th output switch (So11) includes an input switch (Si), a first connection wire 120, a 12th and 13th output switch (So12, So13), a first output voltage (Vo1), and a 21st output switch (So21). , It is connected to the first series switch (Ss1) and the first battery (B1), and the first terminal of the 11th output switch (So11) is connected to the input switch (Si), the first connection wire 120, the 12th and 13th The output switches (So12, So13) are connected to the first output voltage (Vo1), and the second terminal of the 11th output switch (So11) is connected to the 21st output switch (So21), the first serial switch (Ss1), and the first battery. Connected to (B1).

제12출력스위치(So12)는 입력스위치(Si), 제1연결배선(120), 제13 및 제11출력스위치(So13, So11), 제1출력전압(Vo1), 제22출력스위치(So22), 제2직렬스위치(Ss2), 제2배터리(B2)에 연결되는데, 제12출력스위치(So12)의 제1단자는 입력스위치(Si), 제1연결배선(120), 제13 및 제11출력스위치(So13, So11), 제1출력전압(Vo1)에 연결되고, 제12출력스위치(So12)의 제2단자는 제22출력스위치(So22), 제2직렬스위치(Ss2) 및 제2배터리(B2)에 연결된다.The 12th output switch (So12) includes an input switch (Si), a first connection wire 120, a 13th and 11th output switch (So13, So11), a first output voltage (Vo1), and a 22nd output switch (So22). , It is connected to the second serial switch (Ss2) and the second battery (B2), and the first terminal of the twelfth output switch (So12) is connected to the input switch (Si), the first connection wire 120, the thirteenth and eleventh The output switches (So13, So11) are connected to the first output voltage (Vo1), and the second terminal of the twelfth output switch (So12) is connected to the twenty-second output switch (So22), the second serial switch (Ss2), and the second battery. Connected to (B2).

제13출력스위치(So13)는 입력스위치(Si), 제1연결배선(120), 제11 및 제12출력스위치(So11, So12), 제1출력전압(Vo1), 제23출력스위치(So23), 제3직렬스위치(Ss3), 제3배터리(B3)에 연결되는데, 제13출력스위치(So13)의 제1단자는 입력스위치(Si), 제1연결배선(120), 제11 및 제12출력스위치(So11, So12), 제1출력전압(Vo1)에 연결되고, 제13출력스위치(So13)의 제2단자는 제23출력스위치(So23), 제3직렬스위치(Ss3) 및 제3배터리(B3)에 연결된다.The 13th output switch (So13) includes an input switch (Si), a first connection wire 120, an 11th and 12th output switch (So11, So12), a first output voltage (Vo1), and a 23rd output switch (So23). , It is connected to the third serial switch (Ss3) and the third battery (B3), and the first terminal of the thirteenth output switch (So13) is connected to the input switch (Si), the first connection wire 120, the 11th and 12th The output switches (So11, So12) are connected to the first output voltage (Vo1), and the second terminal of the 13th output switch (So13) is connected to the 23rd output switch (So23), the 3rd serial switch (Ss3), and the 3rd battery. Connected to (B3).

제21출력스위치(So21)는 제2연결배선(122), 제22 및 제23출력스위치(So22, So23), 제2출력전압(Vo2), 제11출력스위치(So11), 제1직렬스위치(Ss1), 제1배터리(B1)에 연결되는데, 제21출력스위치(So21)의 제1단자는 제2연결배선(122), 제22 및 제23출력스위치(So22, So23), 제2출력전압(Vo2)에 연결되고, 제21출력스위치(So21)의 제2단자는 제11출력스위치(So11), 제1직렬스위치(Ss1) 및 제1배터리(B1)에 연결된다.The 21st output switch (So21) includes the second connection wire 122, the 22nd and 23rd output switches (So22, So23), the second output voltage (Vo2), the 11th output switch (So11), and the first serial switch ( Ss1), connected to the first battery (B1), the first terminal of the 21st output switch (So21) is connected to the second connection wire 122, the 22nd and 23rd output switches (So22, So23), and the second output voltage (Vo2), and the second terminal of the 21st output switch (So21) is connected to the 11th output switch (So11), the first serial switch (Ss1), and the first battery (B1).

제22출력스위치(So22)는 제2연결배선(122), 제23 및 제21출력스위치(So23, So21), 제2출력전압(Vo2), 제12출력스위치(So12), 제2직렬스위치(Ss2), 제2배터리(B2)에 연결되는데, 제22출력스위치(So22)의 제1단자는 제2연결배선(122), 제23 및 제21출력스위치(So23, So21), 제2출력전압(Vo2)에 연결되고, 제21출력스위치(So21)의 제2단자는 제12출력스위치(So12), 제2직렬스위치(Ss2), 제2배터리(B2)에 연결된다.The 22nd output switch (So22) includes the second connection wiring 122, the 23rd and 21st output switches (So23, So21), the second output voltage (Vo2), the 12th output switch (So12), and the second serial switch ( Ss2), connected to the second battery (B2), and the first terminal of the 22nd output switch (So22) is connected to the second connection wire 122, the 23rd and 21st output switches (So23, So21), and the second output voltage. (Vo2), and the second terminal of the 21st output switch (So21) is connected to the 12th output switch (So12), the second serial switch (Ss2), and the second battery (B2).

제23출력스위치(So23)는 제2연결배선(122), 제21 및 제22출력스위치(So21, So22), 제2출력전압(Vo2), 제13출력스위치(So13), 제3직렬스위치(Ss3), 제3배터리(B3)에 연결되는데, 제23출력스위치(So23)의 제1단자는 제2연결배선(122), 제21 및 제22출력스위치(So21, So22), 제2출력전압(Vo2)에 연결되고, 제23출력스위치(So23)의 제2단자는 제13출력스위치(So13), 제3직렬스위치(Ss3), 제3배터리(B3)에 연결된다.The 23rd output switch (So23) includes the second connection wiring 122, the 21st and 22nd output switches (So21, So22), the second output voltage (Vo2), the 13th output switch (So13), and the third serial switch ( Ss3), connected to the third battery (B3), and the first terminal of the 23rd output switch (So23) is connected to the second connection wire 122, the 21st and 22nd output switches (So21, So22), and the second output voltage. (Vo2), and the second terminal of the 23rd output switch (So23) is connected to the 13th output switch (So13), the third serial switch (Ss3), and the third battery (B3).

제1직렬스위치(Ss1)는 제11 및 제21출력스위치(So11, So21), 제1배터리(B1), 제2접지스위치(Sg2), 제2배터리(B2)에 연결되는데, 제1직렬스위치(Ss1)의 제1단자는 제11 및 제21출력스위치(So11, So21), 제1배터리(B1)에 연결되고, 제1직렬스위치(Ss1)의 제2단자는 제2접지스위치(Sg2) 및 제2배터리(B2)에 연결된다.The first series switch (Ss1) is connected to the 11th and 21st output switches (So11, So21), the first battery (B1), the second ground switch (Sg2), and the second battery (B2). The first terminal of (Ss1) is connected to the 11th and 21st output switches (So11, So21) and the first battery (B1), and the second terminal of the first serial switch (Ss1) is connected to the second ground switch (Sg2). and connected to the second battery (B2).

제2직렬스위치(Ss2)는 제12 및 제22출력스위치(So12, So22), 제2배터리(B2), 제3접지스위치(Sg3), 제3배터리(B3)에 연결되는데, 제2직렬스위치(Ss2)의 제1단자는 제12 및 제22출력스위치(So12, So22), 제2배터리(B2)에 연결되고, 제2직렬스위치(Ss2)의 제2단자는 제3접지스위치(Sg3) 및 제3배터리(B3)에 연결된다.The second series switch (Ss2) is connected to the 12th and 22nd output switches (So12, So22), the second battery (B2), the third ground switch (Sg3), and the third battery (B3). The first terminal of (Ss2) is connected to the 12th and 22nd output switches (So12, So22) and the second battery (B2), and the second terminal of the second series switch (Ss2) is connected to the third ground switch (Sg3). and connected to the third battery (B3).

제3직렬스위치(Ss3)는 제13 및 제23출력스위치(So13, So23), 제3배터리(B3), 제1접지스위치(Sg1), 제1배터리(B1)에 연결되는데, 제3직렬스위치(Ss3)의 제1단자는 제13 및 제23출력스위치(So13, So23), 제3배터리(B3)에 연결되고, 제3직렬스위치(Ss3)의 제2단자는 제1접지스위치(Sg1) 및 제1배터리(B1)에 연결된다.The third series switch (Ss3) is connected to the 13th and 23rd output switches (So13, So23), the third battery (B3), the first ground switch (Sg1), and the first battery (B1). The first terminal of (Ss3) is connected to the 13th and 23rd output switches (So13, So23) and the third battery (B3), and the second terminal of the third serial switch (Ss3) is connected to the first ground switch (Sg1). and connected to the first battery (B1).

제1접지스위치(Sg1)는 제3직렬스위치(Ss3), 제1배터리(B1), 접지단자에 연결되는데, 제1접지스위치(Sg1)의 제1단자는 제3직렬스위치(Ss3) 및 제1배터리(B1)에 연결되고, 제1접지스위치(Sg1)의 제2단자는 접지단자에 연결된다.The first ground switch (Sg1) is connected to the third series switch (Ss3), the first battery (B1), and the ground terminal, and the first terminal of the first ground switch (Sg1) is connected to the third series switch (Ss3) and the ground terminal. 1 is connected to the battery (B1), and the second terminal of the first ground switch (Sg1) is connected to the ground terminal.

제2접지스위치(Sg2)는 제1직렬스위치(Ss3), 제2배터리(B2), 접지단자에 연결되는데, 제2접지스위치(Sg2)의 제1단자는 제1직렬스위치(Ss1) 및 제2배터리(B2)에 연결되고, 제2접지스위치(Sg2)의 제2단자는 접지단자에 연결된다.The second ground switch (Sg2) is connected to the first series switch (Ss3), the second battery (B2), and the ground terminal, and the first terminal of the second ground switch (Sg2) is connected to the first series switch (Ss1) and the ground terminal. 2 is connected to the battery (B2), and the second terminal of the second ground switch (Sg2) is connected to the ground terminal.

제3접지스위치(Sg3)는 제2직렬스위치(Ss2), 제3배터리(B3), 접지단자에 연결되는데, 제3접지스위치(Sg3)의 제1단자는 제2직렬스위치(Ss2) 및 제3배터리(B3)에 연결되고, 제3접지스위치(Sg3)의 제2단자는 접지단자에 연결된다.The third ground switch (Sg3) is connected to the second series switch (Ss2), the third battery (B3), and the ground terminal, and the first terminal of the third ground switch (Sg3) is connected to the second series switch (Ss2) and the first terminal. 3It is connected to the battery (B3), and the second terminal of the third ground switch (Sg3) is connected to the ground terminal.

제1배터리(B1)는 제11 및 제21출력스위치(So11, So21), 제1 및 제3직렬스위치(Ss1, Ss3), 제1접지스위치(Sg1)에 연결되는데, 제1배터리(B1)의 양극은 제11 및 제21출력스위치(So11, So21), 제1직렬스위치(Ss1)에 연결되고, 제1배터리(B1)의 음극은 제3직렬스위치(Ss3) 및 제1접지스위치(Sg1)에 연결된다.The first battery (B1) is connected to the 11th and 21st output switches (So11, So21), the first and third serial switches (Ss1, Ss3), and the first ground switch (Sg1), and the first battery (B1) The positive electrode of is connected to the 11th and 21st output switches (So11, So21) and the first series switch (Ss1), and the negative electrode of the first battery (B1) is connected to the third serial switch (Ss3) and the first ground switch (Sg1). ) is connected to.

제2배터리(B2)는 제12 및 제22출력스위치(So12, So22), 제2 및 제1직렬스위치(Ss2, Ss1), 제2접지스위치(Sg2)에 연결되는데, 제2배터리(B2)의 양극은 제12 및 제22출력스위치(So12, So22), 제2직렬스위치(Ss2)에 연결되고, 제2배터리(B2)의 음극은 제1직렬스위치(Ss1) 및 제2접지스위치(Sg2)에 연결된다.The second battery (B2) is connected to the 12th and 22nd output switches (So12, So22), the 2nd and 1st series switches (Ss2, Ss1), and the 2nd ground switch (Sg2). The positive electrode of the second battery (B2) is connected to the 12th and 22nd output switches (So12, So22) and the second series switch (Ss2), and the negative electrode of the second battery (B2) is connected to the first series switch (Ss1) and the second ground switch (Sg2). ) is connected to.

제3배터리(B3)는 제13 및 제23출력스위치(So13, So23), 제3 및 제2직렬스위치(Ss3, Ss2), 제3접지스위치(Sg3)에 연결되는데, 제3배터리(B3)의 양극은 제13 및 제23출력스위치(So13, So23), 제3직렬스위치(Ss3)에 연결되고, 제3배터리(B3)의 음극은 제2직렬스위치(Ss2) 및 제3접지스위치(Sg3)에 연결된다.The third battery (B3) is connected to the 13th and 23rd output switches (So13, So23), the 3rd and 2nd series switches (Ss3, Ss2), and the 3rd ground switch (Sg3). The positive electrode of is connected to the 13th and 23rd output switches (So13, So23) and the third series switch (Ss3), and the negative electrode of the third battery (B3) is connected to the second series switch (Ss2) and the third ground switch (Sg3). ) is connected to.

제1 및 제2연결배서(120, 122)은 각각 원 형상을 갖는데, 제1연결배선(120)은 입력스위치(Si), 제11 내지 제13출력스위치(So11 내지 So13), 제1출력전압(Vo1)에 연결되고, 제2연결배선(122)은 제21 내지 제23출력스위치(So21 내지 So23), 제2출력전압(Vo2)에 연결된다. The first and second connection wires 120 and 122 each have a circular shape, and the first connection wire 120 is connected to an input switch (Si), 11th to 13th output switches (So11 to So13), and a first output voltage. (Vo1), and the second connection wire 122 is connected to the 21st to 23rd output switches (So21 to So23) and the second output voltage (Vo2).

여기서, 입력전압(Vi) 및 제1출력전압(Vo1)은 각각 약 30V 내지 약 51V이고, 제1 내지 제3배터리(B1 내지 B3) 각각의 배터리전압(Vb)과 제2출력전압(Vo2)은 각각 약 10V 내지 약 17V인데, 예를 들어, 입력전압(Vi) 및 제1출력전압은 각각 약 48V이고, 제2출력전압(Vo2)은 약 14V 일 수 있다. Here, the input voltage (Vi) and the first output voltage (Vo1) are about 30V to about 51V, respectively, and the battery voltage (Vb) and the second output voltage (Vo2) of each of the first to third batteries (B1 to B3) Each is about 10V to about 17V. For example, the input voltage (Vi) and the first output voltage may each be about 48V, and the second output voltage (Vo2) may be about 14V.

이러한 본 발명의 실시예에 따른 배터리 스위칭 시스템(110)은, 13개의 스위치를 이용하여 1개의 입력전압으로 3개의 동일한 용량의 배터리를 충방전하여 2개의 출력전압을 출력하여 2개의 전장부하에 공급할 수 있다.The battery switching system 110 according to this embodiment of the present invention uses 13 switches to charge and discharge three batteries of the same capacity with one input voltage and outputs two output voltages to supply two electrical loads. You can.

즉, 배터리 스위칭 시스템(110)은, 입력전압(Vi)을 이용하여 제1 내지 제3배터리(B1 내지 B3)를 충전하는 충전모드, 제1 내지 제3배터리(B1 내지 B3)를 방전하여 제1출력전압(Vo1)을 출력하는 제1방전모드, 제1 내지 제3배터리(B1 내지 B3)를 방전하여 제2출력전압(Vo2)을 출력하는 제2방전모드, 제1 내지 제3배터리(B1 내지 B3)를 방전하여 제1 및 제2출력전압(Vo1, Vo2)을 출력하는 제3방전모드로 동작할 수 있는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다. That is, the battery switching system 110 has a charging mode for charging the first to third batteries (B1 to B3) using the input voltage (Vi), and a charging mode for charging the first to third batteries (B1 to B3) using the input voltage (Vi). 1 A first discharge mode for outputting an output voltage (Vo1), a second discharge mode for discharging the first to third batteries (B1 to B3) to output a second output voltage (Vo2), the first to third batteries ( It can operate in a third discharge mode in which first and second output voltages (Vo1, Vo2) are output by discharging B1 to B3), which will be described with reference to the drawings.

도 4a 및 도 4b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 배터리 스위칭 시스템의 충전모드를 도시한 상태도 및 등가회로도이고, 도 5a 및 도 5b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 배터리 스위칭 시스템의 제1방전모드를 도시한 상태도 및 등가회로도이고, 도 6a 및 도 6b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 배터리 스위칭 시스템의 제2방전모드를 도시한 상태도 및 등가회로도이고, 도 7a 및 도 7b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 배터리 스위칭 시스템의 제3방전모드를 도시한 상태도 및 등가회로도로서, 도 2 및 도 3을 함께 참조하여 설명한다. FIGS. 4A and 4B are a state diagram and an equivalent circuit diagram respectively showing the charging mode of the battery switching system according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 5A and 5B are a first diagram of the battery switching system according to an embodiment of the present invention, respectively. A state diagram and an equivalent circuit diagram showing the discharge mode, and FIGS. 6A and 6B are a state diagram and an equivalent circuit diagram showing the second discharge mode of the battery switching system according to an embodiment of the present invention, respectively, and FIGS. 7A and 7B are A state diagram and an equivalent circuit diagram showing the third discharge mode of the battery switching system according to an embodiment of the present invention, respectively, will be described with reference to FIGS. 2 and 3.

도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 스위칭 시스템(110)의 충전모드에서, 입력스위치(Si)는 충전기(130)에 연결되고, 입력스위치(Si), 제11출력스위치(So11), 제2 및 제3직렬스위치(Ss2, Ss3), 제2접지스위치(Sg2)는 턴-온(turn-on) 되고, 제12 및 제13출력스위치(So12, So13), 제21 내지 제23출력스위치(So21 내지 So23), 제1직렬스위치(Ss1), 제1 및 제3접지스위치(Sg3)는 턴-오프(turn-off) 된다.As shown in FIGS. 4A and 4B, in the charging mode of the battery switching system 110 according to an embodiment of the present invention, the input switch (Si) is connected to the charger 130, and the input switch (Si) 11 The output switch (So11), the second and third serial switches (Ss2, Ss3), and the second ground switch (Sg2) are turned on, and the 12th and 13th output switches (So12, So13) , the 21st to 23rd output switches (So21 to So23), the first series switch (Ss1), and the first and third ground switches (Sg3) are turned off.

이에 따라, 접지단자에 연결되는 충전기(130)는 입력스위치(Si) 및 제11출력스위치(So11)를 통하여 제1배터리(B1)에 연결되고, 제1배터리(B1)는 제3직렬스위치(Ss3)를 통하여 제3배터리(B3)에 연결되고, 제3배터리(B3)는 제2직렬스위치(Ss2)를 통하여 제2배터리(B2)에 연결되고, 제2배터리(B2)는 제2접지스위치(Sg2)를 통하여 접지단자에 연결된다. Accordingly, the charger 130 connected to the ground terminal is connected to the first battery (B1) through the input switch (Si) and the 11th output switch (So11), and the first battery (B1) is connected to the third serial switch ( It is connected to the third battery (B3) through Ss3), the third battery (B3) is connected to the second battery (B2) through the second serial switch (Ss2), and the second battery (B2) is connected to the second ground. It is connected to the ground terminal through the switch (Sg2).

즉, 제1, 제3, 제2배터리(B1, B3, B2)는, 충전기(130)의 양단에 직렬로 연결되고, 충전기(130)의 입력전압(Vi)에 의하여 충전된다. That is, the first, third, and second batteries (B1, B3, and B2) are connected in series to both ends of the charger 130, and are charged by the input voltage (Vi) of the charger 130.

여기서, 제1, 제3, 제2배터리(B1, B3, B2)는 동일한 용량을 가지므로, 입력전압(Vi)의 1/3인 배터리전압(Vb)이 제1, 제3, 제2배터리(B1, B3, B2) 각각에 충전된다. (Vi/3 = Vb)Here, since the first, third, and second batteries (B1, B3, and B2) have the same capacity, the battery voltage (Vb), which is 1/3 of the input voltage (Vi), is applied to the first, third, and second batteries. (B1, B3, B2) are charged respectively. (Vi/3 = Vb)

입력전압(Vi)은 약 30V 내지 약 51V이고, 배터리전압(Vb)은 약 10V 내지 약 17V인데, 예를 들어, 입력전압(Vi)은 약 48V이고, 배터리전압(Vb)은 약 14V 일 수 있다.The input voltage (Vi) may be about 30V to about 51V, and the battery voltage (Vb) may be about 10V to about 17V. For example, the input voltage (Vi) may be about 48V and the battery voltage (Vb) may be about 14V. there is.

도 4a 및 도 4b의 실시예에서는 충전기(130)의 양단에 제1, 제3, 제2배터리(B1, B3, B2)가 직렬로 연결되는 것을 예로 들었으나, 다른 실시예에서는 입력스위치(Si), 제12출력스위치(So12), 제1 및 제3직렬스위치(Ss1, Ss3), 제3접지스위치(Sg3)가 턴-온 되어 충전기(130)의 양단에 제2, 제1, 제3배터리(B2, B1, B3)가 직렬로 연결되거나, 입력스위치(Si), 제13출력스위치(So13), 제2 및 제1직렬스위치(Ss2, Ss1), 제1접지스위치(Sg1)가 턴-온 되어 충전기(130)의 양단에 제3, 제2, 제1배터리(B3, B2, B1)가 직렬로 연결될 수 있다.In the embodiment of FIGS. 4A and 4B, the first, third, and second batteries (B1, B3, and B2) are connected in series to both ends of the charger 130, but in other embodiments, the input switch (Si) is connected in series. ), the 12th output switch (So12), the 1st and 3rd series switches (Ss1, Ss3), and the 3rd ground switch (Sg3) are turned on and the 2nd, 1st, and 3rd switches are connected to both ends of the charger 130. The batteries (B2, B1, B3) are connected in series, or the input switch (Si), the 13th output switch (So13), the second and first series switches (Ss2, Ss1), and the first ground switch (Sg1) are turned on. -On, the third, second, and first batteries (B3, B2, B1) can be connected in series to both ends of the charger 130.

그리고, 동작시간에 따라 이러한 실시예들의 연결구성을 번갈아 구현함으로써, 제1 내지 제3배터리(B1 내지 B3)의 충전상태(state of charge)를 밸런싱(balancing) 할 수 있다. Also, by alternately implementing the connection configurations of these embodiments according to the operation time, the state of charge of the first to third batteries B1 to B3 can be balanced.

도 5a 및 도 5b에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 스위칭 시스템(110)의 제1방전모드에서, 제1연결배선(120)은 제1전장부하(L1)에 연결되고, 제12출력스위치(So12), 제1 및 제3직렬스위치(Ss1, Ss3), 제3접지스위치(Sg3)는 턴-온 되고, 입력스위치(Vi), 제11 및 제13출력스위치(So11, So13), 제21 내지 제23출력스위치(So21 내지 So23), 제2직렬스위치(Ss2), 제1 및 제2접지스위치(Sg2)는 턴-오프 된다.As shown in FIGS. 5A and 5B, in the first discharge mode of the battery switching system 110 according to an embodiment of the present invention, the first connection wire 120 is connected to the first electric load L1, The 12th output switch (So12), the first and third series switches (Ss1, Ss3), and the third ground switch (Sg3) are turned on, and the input switch (Vi), the 11th and 13th output switches (So11, So13), the 21st to 23rd output switches (So21 to So23), the second series switch (Ss2), and the first and second ground switches (Sg2) are turned off.

이에 따라, 접지단자에 연결되는 제1전장부하(L1)는 제12출력스위치(So12)를 통하여 제2배터리(B2)에 연결되고, 제2배터리(B2)는 제1직렬스위치(Ss1)를 통하여 제1배터리(B1)에 연결되고, 제1배터리(B1)는 제3직렬스위치(Ss3)를 통하여 제3배터리(B3)에 연결되고, 제3배터리(B3)는 제3접지스위치(Sg3)를 통하여 접지단자에 연결된다. Accordingly, the first electric load (L1) connected to the ground terminal is connected to the second battery (B2) through the 12th output switch (So12), and the second battery (B2) connects the first serial switch (Ss1). It is connected to the first battery (B1) through the third battery (B1), and the first battery (B1) is connected to the third battery (B3) through the third serial switch (Ss3), and the third battery (B3) is connected to the third ground switch (Sg3). ) is connected to the ground terminal.

즉, 제2, 제1, 제3배터리(B2, B1, B3)는 제1전장부하(L1)의 양단에 직렬로 연결되고, 직렬 연결된 제2, 제1, 제3배터리(B2, B1, B3)의 제1출력전압(Vo1)은 제1전장부하(L1)에 공급된다.That is, the second, first, and third batteries (B2, B1, B3) are connected in series to both ends of the first electric load (L1), and the second, first, and third batteries (B2, B1, The first output voltage (Vo1) of B3) is supplied to the first electric load (L1).

여기서, 제2, 제1, 제3배터리(B2, B1, B3)는 동일한 용량을 가지므로, 제2, 제1, 제3배터리(B2, B1, B3) 각각의 배터리전압(Vb)의 3배인 제1출력전압(Vo1)이 제1전장부하(L1)에 공급된다. (Vb*3 = Vo1)Here, since the second, first, and third batteries (B2, B1, and B3) have the same capacity, the battery voltage (Vb) of each of the second, first, and third batteries (B2, B1, and B3) is 3 The first output voltage (Vo1) is supplied to the first electric load (L1). (Vb*3 = Vo1)

배터리전압(Vb)은 약 10V 내지 약 17V이고, 제1출력전압(Vo1)은 약 30V 내지 약 51V인데, 예를 들어, 배터리전압(Vb)은 약 14V이고, 제1출력전압(Vo1)은 약 48V 일 수 있다.The battery voltage (Vb) is about 10V to about 17V, and the first output voltage (Vo1) is about 30V to about 51V. For example, the battery voltage (Vb) is about 14V, and the first output voltage (Vo1) is about 14V. It may be around 48V.

도 5a 및 도 5b의 실시예에서는 제1전장부하(L1)의 양단에 제2, 제1, 제3배터리(B2, B1, B3)가 직렬로 연결되는 것을 예로 들었으나, 다른 실시예에서는 제11출력스위치(So11), 제3 및 제2직렬스위치(Ss3, Ss2), 제2접지스위치(Sg2)가 턴-온 되어 제1전장부하(L1)의 양단에 제1, 제3, 제2배터리(B1, B3, B2)가 직렬로 연결되거나, 제13출력스위치(So13), 제2 및 제1직렬스위치(Ss2, Ss1), 제1접지스위치(Sg1)가 턴-온 되어 제1전장부하(L1)의 양단에 제3, 제2, 제1배터리(B3, B2, B1)가 직렬로 연결될 수 있다.In the embodiment of FIGS. 5A and 5B, the second, first, and third batteries (B2, B1, B3) are connected in series to both ends of the first electric load (L1), but in other embodiments, the second, first, and third batteries (B2, B1, B3) are connected in series. 11 The output switch (So11), the third and second series switches (Ss3, Ss2), and the second ground switch (Sg2) are turned on, and the first, third, and second switches are connected to both ends of the first electric load (L1). The batteries (B1, B3, B2) are connected in series, or the 13th output switch (So13), the 2nd and 1st serial switches (Ss2, Ss1), and the 1st ground switch (Sg1) are turned on to produce the first electric field. The third, second, and first batteries (B3, B2, B1) may be connected in series to both ends of the load (L1).

그리고, 동작시간에 따라 이러한 실시예들의 연결구성을 번갈아 구현함으로써, 제1 내지 제3배터리(B1 내지 B3)의 충전상태(state of charge)를 밸런싱(balancing) 할 수 있다.Also, by alternately implementing the connection configurations of these embodiments according to the operation time, the state of charge of the first to third batteries B1 to B3 can be balanced.

도 6a 및 도 6b에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 스위칭 시스템(110)의 제2방전모드에서, 제2연결배선(122)은 제2전장부하(L2)에 연결되고, 제21 내지 제23출력스위치(So21 내지 So23), 제1 내지 제3접지스위치(Sg1 내지 Sg3)는 턴-온 되고, 입력스위치(Vi), 제11 내지 제13출력스위치(So11 내지 So13), 제1 내지 제3직렬스위치(Ss1 내지 Ss3)는 턴-오프 된다.As shown in FIGS. 6A and 6B, in the second discharge mode of the battery switching system 110 according to an embodiment of the present invention, the second connection wire 122 is connected to the second electric load L2, The 21st to 23rd output switches (So21 to So23), the 1st to 3rd ground switches (Sg1 to Sg3) are turned on, the input switch (Vi), the 11th to 13th output switches (So11 to So13), The first to third serial switches (Ss1 to Ss3) are turned off.

이에 따라, 접지단자에 연결되는 제2전장부하(L2)는 제21 내지 제23출력스위치(So21 내지 So23)를 통하여 각각 제1 내지 제3배터리(B1 내지 B3)에 연결되고, 제1 내지 제3배터리(B1 내지 B3)는 각각 제1 내지 제3접지스위치(Sg1 내지 Sg3)를 통하여 접지단자에 연결된다. Accordingly, the second electric load (L2) connected to the ground terminal is connected to the first to third batteries (B1 to B3) through the 21st to 23rd output switches (So21 to So23), respectively, and the first to third batteries (B1 to B3) are connected to the first to third batteries (B1 to B3). 3Batteries (B1 to B3) are connected to ground terminals through first to third ground switches (Sg1 to Sg3), respectively.

즉, 제1 내지 제3배터리(B1 내지 B3)는 제2전장부하(L2)의 양단에 병렬로 연결되고, 병렬 연결된 제1 내지 제3배터리(B1 내지 B3)의 제2출력전압(Vo2)은 제2전장부하(L2)에 공급된다.That is, the first to third batteries (B1 to B3) are connected in parallel to both ends of the second electric load (L2), and the second output voltage (Vo2) of the first to third batteries (B1 to B3) connected in parallel is supplied to the second electrical load (L2).

여기서, 동일한 용량의 제1 내지 제3배터리(B1 내지 B3)는 병렬로 연결되므로, 제1 내지 제3배터리(B1 내지 B3) 각각의 배터리전압(Vb)인 제2출력전압(Vo2)이 제2전장부하(L2)에 공급된다. (Vb = Vo2)Here, since the first to third batteries (B1 to B3) of the same capacity are connected in parallel, the second output voltage (Vo2), which is the battery voltage (Vb) of each of the first to third batteries (B1 to B3), is the first to third batteries (B1 to B3) of the same capacity. 2Supplied to electric load (L2). (Vb = Vo2)

배터리전압(Vb)과 제2출력전압(Vo2)은 각각 약 10V 내지 약 17V인데, 예를 들어, 배터리전압(Vb)과 제2출력전압(Vo2)은 각각 약 14V 일 수 있다.The battery voltage (Vb) and the second output voltage (Vo2) may each be about 10V to about 17V. For example, the battery voltage (Vb) and the second output voltage (Vo2) may each be about 14V.

도 7a 및 도 7b에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 스위칭 시스템(110)의 제3방전모드에서, 제1연결배선(120)은 제1전장부하(L1)에 연결되고, 제2연결배선(122)은 제2전장부하(L2)에 연결되고, 제12 및 제23출력스위치(So12, So23), 제1 및 제3직렬스위치(Ss1, Ss3), 제3접지스위치(Sg3)는 턴-온 되고, 입력스위치(Vi), 제11 및 제13출력스위치(So11, So13), 제21 및 제22출력스위치(So21 및 So22), 제2직렬스위치(Ss2), 제1 및 제2접지스위치(Sg2)는 턴-오프 된다.As shown in FIGS. 7A and 7B, in the third discharge mode of the battery switching system 110 according to an embodiment of the present invention, the first connection wire 120 is connected to the first electric load L1, The second connection wire 122 is connected to the second electric load (L2), the 12th and 23rd output switches (So12, So23), the 1st and 3rd series switches (Ss1, Ss3), and the 3rd ground switch ( Sg3) is turned on, the input switch (Vi), the 11th and 13th output switches (So11, So13), the 21st and 22nd output switches (So21 and So22), the second serial switch (Ss2), the first And the second ground switch (Sg2) is turned off.

이에 따라, 접지단자에 연결되는 제1전장부하(L1)는 제12출력스위치(So12)를 통하여 제2배터리(B2)에 연결되고, 접지단자에 연결되는 제2전장부하(L2)는 제23출력스위치(So23)를 통하여 제3배터리(B3)에 연결되고, 제2배터리(B2)는 제1직렬스위치(Ss1)를 통하여 제1배터리(B1)에 연결되고, 제1배터리(B1)는 제3직렬스위치(Ss3)를 통하여 제3배터리(B3)에 연결되고, 제3배터리(B3)는 제3접지스위치(Sg3)를 통하여 접지단자에 연결된다. Accordingly, the first electrical load (L1) connected to the ground terminal is connected to the second battery (B2) through the 12th output switch (So12), and the second electrical load (L2) connected to the ground terminal is connected to the 23rd battery (B2) through the 12th output switch (So12). It is connected to the third battery (B3) through the output switch (So23), the second battery (B2) is connected to the first battery (B1) through the first serial switch (Ss1), and the first battery (B1) is connected to the It is connected to the third battery (B3) through the third series switch (Ss3), and the third battery (B3) is connected to the ground terminal through the third ground switch (Sg3).

즉, 제2, 제1, 제3배터리(B2, B1, B3)는 제1전장부하(L1)의 양단에 직렬로 연결되고, 직렬 연결된 제2, 제1, 제3배터리(B2, B1, B3)의 제1출력전압(Vo1)은 제1전장부하(L1)에 공급된다.That is, the second, first, and third batteries (B2, B1, B3) are connected in series to both ends of the first electric load (L1), and the second, first, and third batteries (B2, B1, The first output voltage (Vo1) of B3) is supplied to the first electric load (L1).

그리고, 제3배터리(B3)는 제2전장부하(L2)의 양단에 연결되고, 제3배터리(B3)의 제2출력전압(Vo2)은 제2전장부하(L2)에 공급된다.Additionally, the third battery B3 is connected to both ends of the second electrical load L2, and the second output voltage Vo2 of the third battery B3 is supplied to the second electrical load L2.

여기서, 제2, 제1, 제3배터리(B2, B1, B3)는 동일한 용량을 가지므로, 제2, 제1, 제3배터리(B2, B1, B3) 각각의 배터리전압(Vb)의 3배인 제1출력전압(Vo1)이 제1전장부하(L1)에 공급된다. (Vb*3 = Vo1)Here, since the second, first, and third batteries (B2, B1, and B3) have the same capacity, the battery voltage (Vb) of each of the second, first, and third batteries (B2, B1, and B3) is 3 The first output voltage (Vo1) is supplied to the first electric load (L1). (Vb*3 = Vo1)

그리고, 제3배터리(B3)의 배터리전압(Vb)인 제2출력전압(Vo2)이 제2전장부하(L2)에 공급된다. (Vb = Vo2)And, the second output voltage Vo2, which is the battery voltage Vb of the third battery B3, is supplied to the second electric load L2. (Vb = Vo2)

배터리전압(Vb) 및 제2출력전압(Vo2)은 각각 약 10V 내지 약 17V이고, 제1출력전압(Vo1)은 약 30V 내지 약 51V인데, 예를 들어, 배터리전압(Vb) 및 제2출력전압(Vo2)은 각각 약 14V이고, 제1출력전압(Vo1)은 약 48V 일 수 있다.The battery voltage (Vb) and the second output voltage (Vo2) are each about 10V to about 17V, and the first output voltage (Vo1) is about 30V to about 51V. For example, the battery voltage (Vb) and the second output Each voltage (Vo2) may be about 14V, and the first output voltage (Vo1) may be about 48V.

도 7a 및 도 7b의 실시예에서는 제1전장부하(L1)의 양단에 제2, 제1, 제3배터리(B2, B1, B3)가 직렬로 연결되고 제2전장부하(L2)의 양단에 제3배터리(B3)가 연결되는 것을 예로 들었으나, 다른 실시예에서는 제11출력스위치(So11), 제22출력스위치(So22), 제3 및 제2직렬스위치(Ss3, Ss2), 제2접지스위치(Sg2)가 턴-온 되어 제1전장부하(L1)의 양단에 제1, 제3, 제2배터리(B1, B3, B2)가 직렬로 연결되고 제2전장부하(L2)의 양단에 제2배터리(B2)가 연결되거나, 제13출력스위치(So13), 제21출력스위치(So21), 제2 및 제1직렬스위치(Ss2, Ss1), 제1접지스위치(Sg1)가 턴-온 되어 제1전장부하(L1)의 양단에 제3, 제2, 제1배터리(B3, B2, B1)가 직렬로 연결되고 제2전장부하(L2)의 양단에 제1배터리(B1)가 연결될 수 있다.7A and 7B, the second, first, and third batteries (B2, B1, B3) are connected in series to both ends of the first electrical load (L1), and are connected to both ends of the second electrical load (L2). The third battery (B3) is connected as an example, but in other embodiments, the 11th output switch (So11), the 22nd output switch (So22), the 3rd and 2nd serial switches (Ss3, Ss2), and the 2nd ground The switch (Sg2) is turned on, and the first, third, and second batteries (B1, B3, B2) are connected in series to both ends of the first electrical load (L1) and to both ends of the second electrical load (L2). The second battery (B2) is connected, or the 13th output switch (So13), the 21st output switch (So21), the second and first serial switches (Ss2, Ss1), and the first ground switch (Sg1) are turned on. The third, second, and first batteries (B3, B2, B1) are connected in series to both ends of the first electrical load (L1), and the first battery (B1) is connected to both ends of the second electrical load (L2). You can.

그리고, 동작시간에 따라 이러한 실시예들의 연결구성을 번갈아 구현함으로써, 제1 내지 제3배터리(B1 내지 B3)의 충전상태(state of charge)를 밸런싱(balancing) 할 수 있다.Also, by alternately implementing the connection configurations of these embodiments according to the operation time, the state of charge of the first to third batteries B1 to B3 can be balanced.

이상과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 스위칭 시스템(110)은, 입력스위치(Si), 제11 내지 제13출력스위치(So11 내지 So13), 제21 내지 제23출력스위치(So21 내지 So23), 제1 내지 제3직렬스위치(Ss1 내지 Ss3), 제1 내지 제3접지스위치(Sg1 내지 Sg3)를 이용하여, 입력전압(Voi)을 제1 내지 제3배터리(B1 내지 B3)에 공급하여 충전하고, 제1 내지 제3배터리(B1 내지 B3)를 방전하여 제1 및 제2출력전압(Vo1, Vo2)을 제1 및 제2전장부하(L1, L2)에 공급할 수 있다. As described above, the battery switching system 110 according to an embodiment of the present invention includes an input switch (Si), 11th to 13th output switches (So11 to So13), and 21st to 23rd output switches (So21 to So23). , using the first to third series switches (Ss1 to Ss3) and the first to third ground switches (Sg1 to Sg3), the input voltage (Voi) is supplied to the first to third batteries (B1 to B3) By charging and discharging the first to third batteries B1 to B3, the first and second output voltages Vo1 and Vo2 can be supplied to the first and second electrical loads L1 and L2.

즉, 충전모드에서 입력전압(Vi)을 직렬로 연결된 제1 내지 제3배터리(B1 내지 B3)에 공급하여 충전하고, 제1방전모드에서 직렬로 연결된 제1 내지 제3배터리(B1 내지 B3)를 방전하여 제1출력전압(Vo1)을 제1전장부하(L1)에 공급하고, 제2방전모드에서 병렬로 연결된 제1 내지 제3배터리(B1 내지 B3)를 방전하여 제2출력전압(Vo2)을 제2전장부하(L2)에 공급하고, 제3방전모드에서 직렬로 연결된 제1 내지 제3배터리(B1 내지 B3)를 방전하여 제1출력전압(Vo1)을 제1전장부하(L1)에 공급함과 동시에 제3배터리(B3)를 방전하여 제2출력전압(Vo2)을 제2전장부하(L2)에 공급할 수 있다.That is, in the charging mode, the input voltage (Vi) is supplied to the first to third batteries (B1 to B3) connected in series to charge, and in the first discharge mode, the first to third batteries (B1 to B3) connected in series are charged. is discharged to supply the first output voltage (Vo1) to the first electric load (L1), and the first to third batteries (B1 to B3) connected in parallel in the second discharge mode are discharged to supply the second output voltage (Vo2). ) is supplied to the second electrical load (L2), and the first to third batteries (B1 to B3) connected in series are discharged in the third discharge mode to supply the first output voltage (Vo1) to the first electrical load (L1). At the same time as supplying the third battery (B3), the second output voltage (Vo2) can be supplied to the second electrical load (L2).

본 발명의 실시예에 따른 배터리 스위칭 시스템(110)은, 별도의 직류컨버터 없이 제1 내지 제3배터리(B1 내지 B3)를 충전하고 제1 및 제2전장부하(L1, L2)에 제1 및 제2출력전압(Vo1, Vo2)을 각각 공급하므로, 제조비용이 절감되고 전력밀도 및 효율이 향상된다. The battery switching system 110 according to an embodiment of the present invention charges the first to third batteries (B1 to B3) without a separate direct current converter and supplies the first and second electric loads (L1 and L2) to the first and second electrical loads (L1 and L2). Since the second output voltages (Vo1 and Vo2) are supplied respectively, manufacturing costs are reduced and power density and efficiency are improved.

그리고, 동일한 용량의 제1 내지 제3배터리(B1 내지 B3)를 사용함으로써, 배터리에 대한 유지비용이 절감되고 활용도가 향상된다. And, by using the first to third batteries (B1 to B3) of the same capacity, battery maintenance costs are reduced and utilization is improved.

또한, 동작시간에 따라 다수의 스위치의 연결상태를 변경함으로써, 제1 내지 제3배터리(B1 내지 B3)의 충전상태(state of charge)가 밸런싱(balancing) 되어 제1 내지 제3배터리(B1 내지 B3)의 수명이 향상된다.In addition, by changing the connection state of the plurality of switches according to the operation time, the state of charge of the first to third batteries (B1 to B3) is balanced to maintain the state of charge of the first to third batteries (B1 to B3). The lifespan of B3) is improved.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, those skilled in the art may make various modifications and changes to the present invention without departing from the technical spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. You will understand that you can do it.

110: 배터리 스위칭 시스템 120, 122: 제1 및 제2연결배선
130: 충전기 Si: 입력스위치
So11 내지 So13: 제11 내지 제13출력스위치
So21 내지 So23: 제21 내지 제23출력스위치
Ss1 내지 Ss3: 제1 내지 제3직렬스위치
Sg1 내지 Sg3: 제1 내지 제3접지스위치
B1 내지 B3: 제1 내지 제3배터리 L1, L2: 제1 및 제2전장부하110: battery switching system 120, 122: first and second connection wiring
130: Charger Si: Input switch
So11 to So13: 11th to 13th output switches
So21 to So23: 21st to 23rd output switches
Ss1 to Ss3: first to third serial switches
Sg1 to Sg3: first to third ground switches
B1 to B3: 1st to 3rd batteries L1, L2: 1st and 2nd electric loads

Claims (10)

원 형상을 갖는 제1 및 제2연결배선과;
상기 제1연결배선에 연결되는 입력스위치 및 제11 내지 제13출력스위치와;
상기 제2연결배선에 연결되는 제21 내지 제23출력스위치와;
상기 제11 내지 제13출력스위치와 상기 제21 내지 제23출력스위치에 연결되는 제1 내지 제3배터리와;
상기 제1 내지 제3배터리 사이에 각각 연결되는 제1 내지 제3직렬스위치와;
상기 제1 내지 제3배터리에 각각 연결되는 제1 내지 제3접지스위치
를 포함하는 배터리 스위칭 시스템.
first and second connection wires having a circular shape;
an input switch and 11th to 13th output switches connected to the first connection wire;
21st to 23rd output switches connected to the second connection wire;
first to third batteries connected to the 11th to 13th output switches and the 21st to 23rd output switches;
first to third serial switches respectively connected between the first to third batteries;
First to third ground switches respectively connected to the first to third batteries
A battery switching system comprising:
 제 1 항에 있어서,
상기 제11출력스위치는 상기 입력스위치, 상기 제1배터리, 상기 제1직렬스위치에 연결되고,
상기 제12출력스위치는 상기 입력스위치, 상기 제2배터리, 상기 제2직렬스위치에 연결되고,
상기 제13출력스위치는 상기 입력스위치, 상기 제3배터리, 상기 제3직렬스위치에 연결되는 배터리 스위칭 시스템.
According to claim 1,
The 11th output switch is connected to the input switch, the first battery, and the first serial switch,
The twelfth output switch is connected to the input switch, the second battery, and the second serial switch,
A battery switching system wherein the 13th output switch is connected to the input switch, the third battery, and the third serial switch.
 제 1 항에 있어서,
상기 제21출력스위치는 상기 제1배터리, 상기 제1직렬스위치에 연결되고,
상기 제22출력스위치는 상기 제2배터리, 상기 제2직렬스위치에 연결되고,
상기 제23출력스위치는 상기 제3배터리, 상기 제3직렬스위치에 연결되는 배터리 스위칭 시스템.
According to claim 1,
The 21st output switch is connected to the first battery and the first serial switch,
The 22nd output switch is connected to the second battery and the second serial switch,
The 23rd output switch is a battery switching system connected to the third battery and the third serial switch.
 제 1 항에 있어서,
충전모드에서,
상기 입력스위치는 입력전압을 공급하는 충전기에 연결되어 턴-온 되고,
상기 제11 내지 제13출력스위치 중 하나는 턴-온 되고 나머지 둘은 턴-오프 되고,
상기 제21 내지 제23출력스위치는 턴-오프 되고,
상기 제1 내지 제3직렬스위치 중 둘은 턴-온 되고 나머지 하나는 턴-오프 되고,
상기 제1 내지 제3접지스위치 중 하나는 턴-온 되고 나머지 둘은 턴-오프 되는 배터리 스위칭 시스템.
According to claim 1,
In charging mode,
The input switch is connected to a charger that supplies input voltage and turned on,
One of the 11th to 13th output switches is turned on and the other two are turned off,
The 21st to 23rd output switches are turned off,
Two of the first to third serial switches are turned on and the other one is turned off,
A battery switching system in which one of the first to third ground switches is turned on and the other two are turned off.
 제 1 항에 있어서,
제1방전모드에서,
상기 제1연결배선은 제1전장부하에 연결되어 제1출력전압을 공급하고,
상기 제11 내지 제13출력스위치 중 하나는 턴-온 되고 나머지 둘은 턴-오프 되고,
상기 제21 내지 제23출력스위치는 턴-오프 되고,
상기 제1 내지 제3직렬스위치 중 둘은 턴-온 되고 나머지 하나는 턴-오프 되고,
상기 제1 내지 제3접지스위치 중 하나는 턴-온 되고 나머지 둘은 턴-오프 되는 배터리 스위칭 시스템.
According to claim 1,
In the first discharge mode,
The first connection wire is connected to a first electric load to supply a first output voltage,
One of the 11th to 13th output switches is turned on and the other two are turned off,
The 21st to 23rd output switches are turned off,
Two of the first to third serial switches are turned on and the other one is turned off,
A battery switching system in which one of the first to third ground switches is turned on and the other two are turned off.
 제 5 항에 있어서,
상기 제1방전모드에서, 상기 제1 내지 제3배터리는 직렬로 연결되는 배터리 스위칭 시스템.
According to claim 5,
In the first discharge mode, the first to third batteries are connected in series.
 제 1 항에 있어서,
제2방전모드에서,
상기 제2연결배선은 제2전장부하에 연결되어 제2출력전압을 공급하고,
상기 제11 내지 제13출력스위치 턴-오프 되고,
상기 제21 내지 제23출력스위치는 턴-온 되고,
상기 제1 내지 제3직렬스위치는 턴-오프 되고,
상기 제1 내지 제3접지스위치는 턴-온 되는 배터리 스위칭 시스템.
According to claim 1,
In the second discharge mode,
The second connection wire is connected to a second electric load to supply a second output voltage,
The 11th to 13th output switches are turned off,
The 21st to 23rd output switches are turned on,
The first to third serial switches are turned off,
A battery switching system in which the first to third ground switches are turned on.
 제 7 항에 있어서,
상기 제2방전모드에서, 상기 제1 내지 제3배터리는 병렬로 연결되는 배터리 스위칭 시스템.
According to claim 7,
In the second discharge mode, the first to third batteries are connected in parallel.
 제 1 항에 있어서,
제3방전모드에서,
상기 제1연결배선은 제1전장부하에 연결되어 제1출력전압을 공급하고,
상기 제2연결배선은 제2전장부하에 연결되어 제2출력전압을 공급하고,
상기 제11 내지 제13출력스위치 중 하나는 턴-온 되고 나머지 둘은 턴-오프 되고,
상기 제21 내지 제23출력스위치 중 하나는 턴-온 되고 나머지 둘은 턴-오프 되고,
상기 제1 내지 제3직렬스위치 중 둘은 턴-온 되고 나머지 하나는 턴-오프 되고,
상기 제1 내지 제3접지스위치 중 하나는 턴-온 되고 나머지 둘은 턴-오프 되는 배터리 스위칭 시스템.
According to claim 1,
In the third discharge mode,
The first connection wire is connected to a first electric load to supply a first output voltage,
The second connection wire is connected to a second electric load to supply a second output voltage,
One of the 11th to 13th output switches is turned on and the other two are turned off,
One of the 21st to 23rd output switches is turned on and the other two are turned off,
Two of the first to third serial switches are turned on and the other one is turned off,
A battery switching system in which one of the first to third ground switches is turned on and the other two are turned off.
 제 9 항에 있어서,
상기 제3방전모드에서,
상기 제1 내지 제3배터리는 직렬로 연결되고,
상기 제1출력전압은 상기 제1 내지 제3배터리로부터 출력되고,
상기 제2출력전압은 상기 제1 내지 제3배터리 중 하나로부터 출력되는 배터리 스위칭 시스템.
According to clause 9,
In the third discharge mode,
The first to third batteries are connected in series,
The first output voltage is output from the first to third batteries,
A battery switching system wherein the second output voltage is output from one of the first to third batteries.
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