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KR102734268B1 - 전원 시스템 - Google Patents

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KR102734268B1
KR102734268B1 KR1020190089566A KR20190089566A KR102734268B1 KR 102734268 B1 KR102734268 B1 KR 102734268B1 KR 1020190089566 A KR1020190089566 A KR 1020190089566A KR 20190089566 A KR20190089566 A KR 20190089566A KR 102734268 B1 KR102734268 B1 KR 102734268B1
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KR
South Korea
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voltage
battery
precharge
power system
battery cells
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황규민
이병은
서정민
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에스케이온 주식회사
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Abstract

본 발명에 따른 전원 시스템은 전기적으로 연결되는 복수의 배터리셀을 포함하는 배터리팩과 부하를 연결하는 도선에 구비되는 메인 릴레이, 상기 메인 릴레이에 병렬로 연결되며, 발열체 및 프리차지 릴레이를 포함하는 프리차지부, 상기 복수의 배터리셀 및 상기 프리차지부와 연결되며, 상기 복수의 배터리셀로부터 상기 발열체로 전기 에너지를 전달하는 트랜스포머, 상기 복수의 배터리셀 각각과 상기 트랜스포머를 연결하는 복수의 셀 방전 스위치 및 상기 메인 릴레이, 상기 프리차지 릴레이 및 상기 셀 방전 스위치의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

전원 시스템{Power system}
본 발명은 부하의 프리차지(precharge) 경로 및 복수의 배터리셀 간 전압 밸런싱(balancing) 경로에 배터리팩의 온도 상승을 위한 발열체가 구비된 전원 시스템에 관한 것이다.
고전압 배터리를 사용하는 전기 차량(EV)이나 하이브리드 차량(HEV)에 있어서, 차량 초기 동작시 메인 릴레이를 바로 부하 측에 연결하는 경우, 고전압에 의해 일시적으로 매우 큰 전류가 흐를 수 있다. 이러한 전류를 돌입전류라 하는데, 돌입전류가 흐르는 경우 부하 측의 인버터를 손상시키거나 메인 릴레이의 융착을 유발할 수 있어 문제가 된다.
이에 따라 종래 돌입전류를 방지하기 위한 회로로서, 프리차지 저항 및 상기 프리차지 저항과 직렬로 연결된 프리차지 릴레이를 포함하는 프리차지 회로를 구비하고, 상기 프리차지 회로를 메인 릴레이와 병렬로 연결한 전원 시스템이 알려져 있다.
그러나 종래의 프리차지 회로는, 프리차지 저항이 차량의 초기 구동 시 외에는 쓰임새가 없으며, 전원 시스템 내에서 큰 부피를 차지한다는 점에서 문제점이 있다.
일본 등록특허공보 제4735000호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 별도의 프리차지 저항을 구비할 필요가 없는 전원 시스템을 제공하여, 전원 시스템을 소형화 및 경량화하는 것에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 전압 밸런싱을 수행할 때의 전기 에너지를 이용하여 배터리팩의 온도를 높일 수 있는 전원 시스템을 제공하여, 차량의 배터리 관리 시스템(BMS; Battery Management System)을 보다 효율적으로 운용할 수 있도록 하는 것에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 전원 시스템은, 복수의 배터리셀을 포함하는 배터리팩과 부하를 연결하는 도선에 구비되는 메인 릴레이; 상기 메인 릴레이에 병렬로 연결되며, 발열체 및 프리차지 릴레이를 포함하는 프리차지부; 상기 복수의 배터리셀 및 상기 프리차지부와 연결되며, 상기 복수의 배터리셀로부터 상기 발열체로 전기 에너지를 전달하는 트랜스포머; 상기 복수의 배터리셀 각각을 상기 트랜스포머에 연결하는 복수의 셀 방전 스위치; 및 상기 메인 릴레이, 상기 프리차지 릴레이 및 상기 셀 방전 스위치의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.
여기서, 상기 트랜스포머는, 각각의 배터리셀과 연결되는 복수의 1차 권선; 및 일단이 상기 프리차지부에 연결되고, 타단이 상기 배터리팩의 음극단자에 연결되는 2차 권선을 포함할 수 있다.
또한, 상기 셀 방전 스위치는 상기 복수의 1차 권선 각각과 직렬로 연결될 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 프리차지 스위치를 온으로 제어하고, 상기 메인 릴레이, 상기 복수의 셀 방전 스위치를 오프로 제어하여, 상기 배터리팩의 전압을 상기 발열체를 통해 상기 부하에 프리차지시킬 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 부하의 전압을 모니터링하여, 상기 배터리팩 전압과 상기 부하 전압의 차이값이 기 설정된 값 이하인 것으로 판단하면, 상기 메인 릴레이를 온으로 제어하고, 상기 프리차지 릴레이를 오프로 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 배터리팩의 온도를 모니터링하여 기 설정된 값 이하인 것으로 판단하면, 상기 복수의 배터리셀 중 가장 전압이 높은 배터리셀을 선별하여 상기 선별된 배터리셀에 연결된 셀 방전 스위치에 PWM(Pulse width modulation) 신호를 인가할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 복수의 배터리셀 각각의 전압을 모니터링하여 전압 밸런싱이 필요한것으로 판단하면, 상기 복수의 배터리셀 중 가장 전압이 높은 배터리셀을 선별하여 상기 선별된 배터리셀에 연결된 셀 방전 스위치에 PWM 신호를 인가할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전원 시스템은 상기 셀 방전 스위치와 상기 1차 권선이 연결되는 각각의 경로에 구비되는 1차 권선 다이오드를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전원 시스템은 상기 2차 권선과 상기 프리차지부가 연결되는 경로에 구비되는 2차 권선 다이오드를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 전원 시스템에 의하면, 발열체를 통해 부하를 프리차지하기 때문에 별도의 프리차지 저항을 구비할 필요가 없으며, 이에 따라 전원 시스템의 소형화 및 경량화가 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 전원 시스템에 의하면, 전압 밸런싱 경로에 발열체가 구비되어 있기 때문에, 복수의 배터리셀 간 전압 밸런싱을 수행할 때의 전기 에너지를 이용하여 배터리팩(10)의 온도를 높일 수 있게 된다. 이에 따라, 배터리 관리 시스템이 전압 밸런싱과 배터리팩의 온도를 동시에 운용할 수 있으므로, 배터리 관리 시스템을 보다 효율적으로 운용하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 시스템에 있어서 부하를 프리차지하는 경우의 동작을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 시스템에 있어서 전압 밸런싱이 필요한 경우 또는 배터리팩의 온도 상승이 필요한 경우의 동작을 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 전원 시스템에 대해 상세하게 설명한다. 첨부한 도면들은 통상의 기술자에게 본 발명의 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위하여 어디까지나 예시적으로 제공되는 것으로서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들로 한정되지 않고 다른 형태로 얼마든지 구체화될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전원 시스템은 메인 릴레이(100), 프리차지부(200), 트랜스포머(300), 셀 방전 스위치(411, 412, 413) 및 제어부(500)를 포함한다.
메인 릴레이(100)는, 전기적으로 연결되는 복수의 배터리셀(11, 12, 13)을 포함하는 배터리팩(10)과 부하(30)를 연결하는 도선에 구비될 수 있다. 이 때, 전기적 연결은 직렬, 병렬 또는 직렬과 병렬의 조합 연결일 수 있다.
배터리셀(11, 12, 13)로는 충방전 가능한 2차 전지로서, 니켈-수소 전지 또는 리튬 이온 전지 등이 사용될 수 있다. 또한, 부하(30)에는 인버터, 구동 모터 등이 포함될 수 있다. 도 1에는 배터리셀(11, 12, 13)이 3개만 도시되었으나 2개 또는 4개 이상일 수 있음은 물론이다.
메인 릴레이(100)가 온으로 동작하면 배터리팩(10)과 부하(30)가 직접 연결된다. 여기서 직접 연결된다는 것은 배터리팩(10)과 부하(30) 사이에 메인 릴레이(100)를 제외하고는 전압을 강하시키는 다른 회로소자가 포함되지 않은 것을 의미한다. 따라서 메인 릴레이(100)가 온으로 동작하면 배터리팩(10)의 고전압이 부하(30)에 바로 인가될 수 있다.
프리차지부(200)는 메인 릴레이(100)에 병렬로 연결되며, 발열체(210) 및 프리차지 릴레이(220)를 포함할 수 있다.
발열체(210)는 배터리셀(11, 12, 13)로부터 전기 에너지를 전달받아 배터리팩(10)의 온도를 상승시킬 수 있다. 여기서, 발열체(210)로는 저항성 발열체인 면상 발열체 등이 사용될 수 있다.
트랜스포머(300)는 배터리셀(11, 12, 13) 및 프리차지부(200)와 연결되며, 배터리셀(11, 12, 13)로부터 발열체(210)로 전기 에너지를 전달하는 역할을 한다.
또한, 트랜스포머(300)는 배터리셀(11, 12, 13) 각각과 연결되는 복수의 1차 권선(311, 312, 313), 및 일단이 프리차지부(200)에 연결되고 타단이 배터리팩(10)의 음극단자(22)에 연결되는 2차 권선(320)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 트랜스포머(300)의 2차 권선(320)은 발열체(210)와 프리차지 릴레이(220) 사이에 연결될 수 있다. 따라서 프리차지 릴레이(220)가 오프로 동작하는 경우, 2차 권선(320)에 인가되는 전압에 의한 전기 에너지는 발열체(210)를 통해 배터리팩(10)으로 전달될 수 있게 된다.
트랜스포머(300)의 1차 권선(311, 312, 313) 및 2차 권선(320)은 공통의 코어에 감겨 있다.
한편, 배터리셀 간의 충전 전압이 불균형하게 되면, 상대적으로 다른 배터리셀에 비해 전압이 낮은 배터리셀에 의해 전력 공급이 제한되기 때문에 전체 배터리팩(10)의 전력 공급 능력이 감소하는 문제가 생기게 된다. 이에 따라, 배터리팩(10)의 전원을 동력원으로 사용하는 차량의 배터리 관리 시스템에는 전압 밸런싱 기능을 수행하는 장치가 포함된다.
구체적으로 전압 밸런싱이란, 다른 배터리셀에 비해 기준값 이상으로 전압이 큰 배터리셀을 강제로 방전시켜 배터리셀 간의 전압 불균형을 해소하고 모든 배터리셀의 전압을 균일하게 만드는 것이다. 이러한 전압 밸런싱은 저항을 이용하여 전압이 높은 배터리셀의 전압을 방전시켜 충전 에너지를 소비시키는 방식인 패시브(Passive) 방식과, 전압이 높은 배터리셀의 전압을 전압이 낮은 배터리셀로 이동시키는 방식인 액티브(Active) 방식이 있다.
트랜스포머(300)는 상기 액티브 방식의 전압 밸런싱을 수행하기 위해 구비될 수 있다. 구체적으로, 복수의 배터리셀(11, 12, 13) 중 가장 전압이 높은 배터리셀(11)에서 전압이 방전되면 전류가 제1 권선(311)으로 흐르게 되며, 제1 권선(311)과 제2 권선(320)의 권선비에 따라 제2 권선(320)에는 전압이 인가된다. 이후, 제2 권선(320)에 인가된 전압에 의한 전기 에너지는 발열체(210)를 통해 배터리팩(10) 전체에 전달된다. 이 때 전압이 낮은 배터리셀(12, 13)에 상대적으로 많은 전기 에너지가 전달되어 배터리셀(11, 12, 13) 간의 전압을 균일하게 만들게 된다. 즉, 전압이 높은 배터리셀(11)로부터 전압이 낮은 배터리셀(12, 13)로 전압을 이동시키는 액티브 방식의 전압 밸런싱이 이루어지게 되는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전압 밸런싱이 이루어지는 동안에 전기 에너지 중 일부가 발열체(210)에 전달되고, 이에 따라 발열체가(210)가 발열하게 되면서 배터리팩(10)의 온도를 상승시킬 수 있다.
셀 방전 스위치(411, 412, 413)는 상기 복수의 배터리셀(11, 12, 13) 각각과 트랜스포머(300)를 연결할 수 있다. 또한, 셀 방전 스위치(411, 412, 413)는 각각의 1차 권선(311, 312, 313)과 직렬로 연결될 수 있다. 즉, 셀 방전 스위치(411, 412, 413)는 배터리셀(11, 12, 13)과 1차 권선(311, 312, 313)을 각각 연결하도록 구성되어 있으므로, 셀 방전 스위치(411, 412, 413)의 온오프 동작에 의해 전압이 가장 높은 배터리셀만을 선택하여 방전시킬 수 있다. 이때, 셀 방전 스위치(411, 412, 413)로는 BJT(Bipolar Junction Transistor), FET(Field Effect Transistor) 등이 사용될 수 있다.
셀 방전 스위치(411, 412, 413)가 온으로 동작하면 배터리셀(11, 12, 13)로부터 전압이 방전되고, 1차 권선(311, 312, 313)으로 전류가 흘러 1차 권선(311, 312, 313)에 전압이 인가될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전원 시스템은, 셀 방전 스위치(411, 412, 413)와 1차 권선(311, 312, 313)이 연결되는 각각의 경로에 1차 권선 다이오드(611, 612, 613)가 구비될 수 있다. 이때, 1차 권선 다이오드(611, 612, 613)의 애노드는 셀 방전 스위치(411, 412, 413)에 연결되고, 캐소드는 1차 권선(311, 312, 313)에 연결될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 시스템은, 2차 권선(320)과 프리차지부(200)가 연결되는 경로에 2차 권선 다이오드(700)가 구비될 수 있다. 이때, 2차 권선 다이오드(700)의 애노드는 2차 권선(320)에 연결되고, 캐소드는 프리차지부(200)에 연결될 수 있다.
제어부(500)는 메인 릴레이(100), 프리차지 릴레이(220) 및 셀 방전 스위치(411, 412, 413)의 온오프 동작을 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(500)는 프리차지 릴레이(220)를 온으로 제어하고, 메인 릴레이(100) 및 셀 방전 스위치(411, 412, 413)를 오프로 제어하여, 배터리팩(10)의 전압을 발열체(210)를 통해 부하(30)에 프리차지시킬 수 있다.
이 때, 제어부(500)는 부하(30)의 전압을 모니터링하여 배터리팩(10) 전압과 부하(30) 전압의 차이값이 기 설정된 값 이하인 것으로 판단하면, 메인 릴레이(100)를 온으로 제어하고, 프리차지 릴레이(220)를 오프로 제어할 수 있다. 이를 통해 프리차지는 종료되고 배터리팩(10)과 부하(30)가 직접 연결된다.
또한, 제어부(500)는 차량 구동 중에 배터리팩(10)의 온도를 모니터링할 수 있다. 이때, 제어부(500)는 배터리팩(10)의 온도가 기 설정된 값 이하인 것으로 판단하면, 복수의 배터리셀(11, 12, 13) 중 가장 전압이 높은 배터리셀(11)을 선별하여 상기 선별된 배터리셀(11)에 연결된 셀 방전 스위치(411)에 PWM 신호를 인가할 수 있다.
또한, 제어부(500)는 복수의 배터리셀(11, 12, 13) 각각의 전압을 모니터링할 수 있다. 이때, 제어부(500)는 배터리셀(11, 12, 13) 간 전압이 불균형하여 전압 밸런싱이 필요한 것으로 판단하면, 복수의 배터리셀(11, 12, 13) 중 가장 전압이 높은 배터리셀(11)을 선별하여 상기 선별된 배터리셀(11)에 연결된 셀 방전 스위치(411)에 PWM 신호를 인가할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 시스템에 있어서 부하(30)를 프리차지하는 경우의 동작을 개략적으로 나타낸 도면이다.
차량 구동 초기에는 메인 릴레이(100), 프리차지 릴레이(220) 및 셀 방전 스위치(411, 412, 413) 모두 오프인 상태이다.
제어부(500)는 메인 릴레이(100)를 온으로 제어하기 전에 프리차지 릴레이(220)를 먼저 온으로 제어할 수 있다. 이 경우 메인 릴레이(100)는 오프인 상태이므로 배터리팩(10)의 고전압이 부하(30)에 직접 인가되지 않아 부하(30) 측으로 돌입전류가 흐르는 것이 방지된다. 대신에 배터리팩(10)을 통해 부하(30)로 연결되는 경로에 발열체(210)가 포함되어 있기 때문에 배터리팩(10)의 고전압이 부하(30)에 서서히 충전된다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 배터리팩(10)의 온도 상승 기능을 하는 발열체(210)를, 차량의 초기 구동 시 부하(30)를 프리차지하는 경우에 사용할 수 있다.
종래에는 차량 전원 시스템에 프리차지 저항을 구비하여, 상기 프리차지 저항을 통해 배터리팩의 전압을 부하에 프리차지시켜 부하에 돌입전류가 흐르는 것을 방지하였다. 그러나 본 발명의 일 실시예에 따르면, 배터리팩(10)의 전압을 발열체(210)를 통해 부하(30)에 프리차지시킬 수 있기 때문에, 별도의 프리차지 저항이 필요하지 않게 된다. 따라서, 차량 전원 시스템을 소형화 및 경량화할 수 있게 된다.
이후 제어부(500)는, 부하(30)의 전압을 모니터링하여, 배터리팩(10)의 전압과 부하(30) 전압의 차이값이 기 설정된 값 이하가 된 것으로 판단하면, 메인 릴레이(100)를 온으로 제어하고 프리차지 릴레이(220)를 오프로 제어하여 부하(30)의 프리차지를 종료한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 시스템에 있어서 전압 밸런싱이 필요한 경우 또는 배터리팩의 온도 상승이 필요한 경우의 동작을 개략적으로 나타낸 도면이다.
제어부(500)는 부하(30)의 프리차지 종료 후 차량 구동 중에도 지속적으로 복수의 배터리셀(11, 12, 13) 각각의 전압 및 배터리팩(10)의 온도를 모니터링할 수 있다. 이때, 차량 구동 중이란 메인 릴레이(100)가 온으로, 프리차지 릴레이(220)가 오프로 동작하고 있는 상태를 의미한다.
차량의 배터리팩(10) 성능은 온도에 따라 변동하는 것으로 알려져 있다. 특히 배터리팩(10)의 온도가 낮아질 경우, 충방전 가능한 전력이 작아져 출력 성능이 저하되고 배터리 시스템의 효율 또한 낮아지게 된다. 따라서 배터리팩(10)의 온도를 가능한 한 적정 온도 이상으로 높이는 것이 필요하다.
제어부(500)는 배터리팩(10)의 온도가 기 설정된 값 이하인 것으로 판단한 경우, 복수의 배터리셀(11, 12, 13) 중 가장 전압이 높은 배터리셀(11)을 선별하고 상기 선별된 배터리셀(11)에 연결된 셀 방전 스위치(411)에 PWM 신호를 인가한다.
도 3a와 같이, PWM 신호에 따라 셀 방전 스위치(411)가 온으로 동작하면, 선별된 배터리셀(11)에서 전압이 방전되어 1차 권선(311)으로 전류가 흐르게 되고, 이로 인해 트랜스포머(300)의 코어가 자화되어 전기 에너지가 축적된다. 이때, 1차 권선 다이오드(611)에 의해 1차 권선(311)으로부터 배터리셀(11, 12, 13) 방향으로 전류가 흐르는 것이 방지될 수 있다.
이후, 도 3b와 같이, PWM 신호에 따라 셀 방전 스위치(411)가 오프로 동작하면, 상기 축적된 전기 에너지는 2차 권선(320), 발열체(210), 배터리팩의 양극단자(21), 배터리팩(10) 및 배터리팩의 음극단자(22)로 연결되는 전류 경로를 통해 전달된다. 이 과정에서 발열체(210)에 전달된 전기 에너지는 열 에너지로 전환되어 발열체(210)의 발열이 이루어지게 되고, 이에 따라 배터리팩(10)의 온도는 높아지게 된다. 이때, 2차 권선 다이오드(700)에 의해, 발열체(210)로부터 2차 권선(320) 방향으로 전류가 흐르는 것이 방지될 수 있다.
한편, 제어부(500)는 배터리셀(11, 12, 13) 간의 전압이 불균일하게 되어 전압 밸런싱이 필요한 것으로 판단한 경우에도, 복수의 배터리셀(11, 12, 13) 중 가장 전압이 높은 배터리셀(11)을 선별하고 상기 선별된 배터리셀(11)에 연결된 셀 방전 스위치(411)에 PWM 신호를 인가한다.
전압 밸런싱 동작은 상기 배터리팩(10)의 온도를 상승시키는 동작과 동일하다. 즉, 도 3a와 같이, PWM 신호에 따라 셀 방전 스위치(411)가 온으로 동작하면, 선별된 배터리셀(11)에서 전압이 방전되어 1차 권선(311)으로 전류가 흐르게 되고, 이로 인해 트랜스포머(300)의 코어가 자화되어 전기 에너지가 축적된다.
이후, 도 3b와 같이, PWM 신호에 따라 셀 방전 스위치(411)가 오프로 동작하면, 상기 축적된 전기 에너지는 2차 권선(320), 발열체(210), 배터리팩의 양극단자(21), 배터리팩(10) 및 배터리팩의 음극단자(22)로 연결되는 전류 경로를 통해 전달된다. 이 과정에서 상대적으로 전압이 낮은 배터리셀(12, 13)에 전기 에너지가 전달되어 복수의 배터리셀(11, 12, 13) 간 전압이 균일화되는 전압 밸런싱이 이루어지게 된다.
결론적으로, 배터리팩(10)의 온도를 높이는 것과 복수의 배터리셀(11, 12, 13) 간 전압 밸런싱은 동일한 과정에 의해 진행된다. 즉, 본 발명에 따른 전원 시스템에 의하면, 배터리팩(10)의 온도를 높임과 동시에 전압 밸런싱도 수행할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 전원 시스템에 의하면, 발열체(210)를 통해 부하(30)를 프리차지하기 때문에 별도의 프리차지 저항을 구비할 필요가 없으며, 이에 따라 전원 시스템의 소형화 및 경량화가 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 전원 시스템에 의하면, 전압 밸런싱 경로에 발열체가 구비되어 있기 때문에, 복수의 배터리셀(11, 12, 13) 간 전압 밸런싱을 수행할 때의 전기 에너지를 이용하여 배터리팩(10)의 온도를 높일 수 있게 된다. 이에 따라, 배터리 관리 시스템이 전압 밸런싱과 배터리팩(10)의 온도를 동시에 운용할 수 있으므로, 배터리 관리 시스템을 보다 효율적으로 운용하는 것이 가능해진다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것이 아니라 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명의 기술적 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 배터리팩
11, 12, 13: 배터리셀
21: 배터리팩 양극단자
22: 배터리팩 음극단자
30: 부하
100: 메인 릴레이
200: 프리차지부
210: 발열체
220: 프리차지 릴레이
300: 트랜스포머
311, 312, 313: 1차 권선
320: 2차 권선
411, 412, 413: 셀 방전 스위치
500: 제어부
611, 612, 613: 1차 권선 다이오드
700: 2차 권선 다이오드

Claims (9)

  1. 복수의 배터리셀을 포함하는 배터리팩과 부하를 연결하는 도선에 구비되는 메인 릴레이;
    상기 메인 릴레이에 병렬로 연결되며, 발열체 및 프리차지 릴레이를 포함하는 프리차지부;
    상기 복수의 배터리셀 및 상기 프리차지부와 연결되며, 상기 복수의 배터리셀로부터 상기 발열체로 전기 에너지를 전달하는 트랜스포머;
    상기 복수의 배터리셀 각각을 상기 트랜스포머에 연결하는 복수의 셀 방전 스위치; 및
    상기 메인 릴레이, 상기 프리차지 릴레이 및 상기 셀 방전 스위치의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 배터리팩의 온도를 모니터링하여 기 설정된 값 이하인 것으로 판단하면, 상기 복수의 배터리셀 중 가장 전압이 높은 배터리셀을 선별하여 상기 선별된 배터리셀에 연결된 셀 방전 스위치에 PWM(Pulse width modulation) 신호를 인가하는 것을 특징으로 하는 전원 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 트랜스포머는,
    각각의 배터리셀과 연결되는 복수의 1차 권선; 및
    상기 프리차지부의 발열체 및 프리차지 릴레이 간 연결노드와 일단이 연결되고, 상기 배터리팩의 음극단자와 타단이 연결되는 2차 권선을 포함하는 전원 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 셀 방전 스위치는 상기 복수의 1차 권선 각각과 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 전원 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 프리차지 릴레이를 온으로 제어하고, 상기 메인 릴레이, 상기 복수의 셀 방전 스위치를 오프로 제어하여, 상기 배터리팩의 전압을 상기 발열체를 통해 상기 부하에 프리차지시키는 것을 특징으로 하는 전원 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 부하의 전압을 모니터링하여, 상기 배터리팩 전압과 상기 부하 전압의 차이값이 기 설정된 값 이하인 것으로 판단하면, 상기 메인 릴레이를 온으로 제어하고, 상기 프리차지 릴레이를 오프로 제어하는 것을 특징으로 하는 전원 시스템.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 배터리셀 각각의 전압을 모니터링하여 전압 밸런싱이 필요한것으로 판단하면, 상기 복수의 배터리셀 중 가장 전압이 높은 배터리셀을 선별하여 상기 선별된 배터리셀에 연결된 셀 방전 스위치에 PWM 신호를 인가하는 것을 특징으로 하는 전원 시스템.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 셀 방전 스위치와 상기 1차 권선이 연결되는 각각의 경로에 구비되는 1차 권선 다이오드를 더 포함하는 전원 시스템.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 발열체 및 상기 프리차지 릴레이 간 연결노드와 상기 2차 권선의 일단 사이에 구비되는 2차 권선 다이오드를 더 포함하는 전원 시스템.
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