KR102753140B1 - System for protecting battery - Google Patents
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Abstract
본 발명은 배터리 모듈에 이상 상황이 발생한 경우, 서비스 플러그에 구비되어 있는 배터리 보호 릴레이가 배터리 모듈 및 부하 사이의 전기적 연결을 차단하기 때문에, 메인 릴레이가 융착된 경우에도 불필요한 배터리의 충방전이 방지될 수 있으며, 이에 따라 배터리 모듈의 폭발 및 운전자 감전과 같이 차량 및 운전자 모두에게 가해질 수 있는 위험 요소를 미연에 제거할 수 있게 된다. According to the present invention, when an abnormality occurs in the battery module, the battery protection relay provided in the service plug cuts off the electrical connection between the battery module and the load, so that unnecessary charging and discharging of the battery can be prevented even when the main relay is fused, thereby eliminating in advance any risk factors that may affect both the vehicle and the driver, such as explosion of the battery module and electric shock to the driver.
Description
본 발명은 메인 릴레이가 융착될 경우에도, 배터리 모듈 및 부하 사이의 전기적 연결을 차단하여 배터리를 보호할 수 있는 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a system capable of protecting a battery by cutting off the electrical connection between a battery module and a load even when a main relay is fused.
전기 차량(HEV, PHEV, BEV 등)은 전기를 주동력 또는 보조동력으로 사용하며, 이를 위해 다수의 배터리 셀로 이루어진 배터리 모듈이 차량 내에 탑재되어 있다. 이러한 배터리 모듈은 메인 릴레이, 프리차지 릴레이, 프리차지 저항, 서비스 플러그(service plug), 배터리 관리 시스템(Battery Management System; BMS) 등에 의해 충방전이 이루어진다. Electric vehicles (HEV, PHEV, BEV, etc.) use electricity as the main or auxiliary power, and for this purpose, battery modules consisting of multiple battery cells are mounted inside the vehicle. These battery modules are charged and discharged by the main relay, precharge relay, precharge resistor, service plug, and battery management system (BMS).
구체적으로, 메인 릴레이는 과전류 및 고전압을 차단하는 기능을 수행하고, 프리차지 릴레이는 배터리 모듈의 초기 방전 과정에서 상기 메인 릴레이에 우선적으로 접속되어 차량의 부하(인버터, 모터 등)에 고전압의 전기가 갑자기 공급되는 것을 방지하는 기능을 수행하며, 프리차지 저항은 상기 프리차지 릴레이에 연결되어 전류 및 전압을 감소시키는 기능을 수행한다. 서비스 플러그는 배터리 모듈에 이상 상황이 발생하여 배터리 모듈을 수선할 필요가 있을 때, 사용자가 배터리 모듈과 부하 사이의 전기적 연결을 수동으로 차단할 수 있도록 한다. 그리고 배터리 관리 시스템은 릴레이에 전압을 인가하여 릴레이의 온오프 동작을 제어하는 등 배터리 모듈의 충방전 제어에 관한 전반적인 역할을 담당한다. Specifically, the main relay performs the function of blocking overcurrent and high voltage, the precharge relay is preferentially connected to the main relay during the initial discharge process of the battery module to prevent high voltage electricity from being suddenly supplied to the vehicle's load (inverter, motor, etc.), and the precharge resistor is connected to the precharge relay to perform the function of reducing current and voltage. The service plug allows the user to manually block the electrical connection between the battery module and the load when an abnormality occurs in the battery module and the battery module needs to be repaired. In addition, the battery management system is responsible for the overall role of controlling charging and discharging of the battery module, such as controlling the on/off operation of the relay by applying voltage to the relay.
다만, 상기 메인 릴레이는 부하(차량의 인버터 등)와 직접적으로 연결되기 때문에, 부하의 서지(surge)성 고전류 및 고전압으로 인해 융착이 일어날 가능성이 크다. 그리고 이와 같이 메인 릴레이에 융착이 일어날 경우에는 배터리 모듈의 충방전이 제때에 이루어질 수 없기 때문에, 배터리 모듈의 폭발 및 운전자 감전의 가능성이 높아지는 등 차량 및 운전자 모두에게 위험을 야기시킬 수 있다. However, since the main relay is directly connected to the load (such as the vehicle inverter), there is a high possibility that fusion will occur due to the surge of high current and high voltage of the load. In addition, if fusion occurs in the main relay, the battery module cannot be charged and discharged in a timely manner, which increases the possibility of explosion of the battery module and electric shock to the driver, which can cause danger to both the vehicle and the driver.
한편, 하기 특허문헌 1에서는 프리차지 릴레이의 온오프에 의해 누전 상태의 변화를 누전검출회로로 검출하고, 상기 누전 상태의 변화를 이용하여 컨택터들의 융착을 검출해내는 방법을 통해 배터리를 보호하고 있다.Meanwhile, in the patent document 1 below, a battery is protected by detecting a change in the leakage state by turning on and off a precharge relay using a leakage detection circuit and detecting fusion of contactors using the change in the leakage state.
본 발명은 배터리 모듈에 과충전과 같은 이상 상황 발생 시, 메인 릴레이가 융착된 경우에도 배터리 모듈과 부하 사이의 전기적 연결이 자동으로 차단될 수 있도록 하는 배터리 보호 시스템을 제공하는 것에 그 목적이 있다.The purpose of the present invention is to provide a battery protection system that automatically cuts off the electrical connection between a battery module and a load even when a main relay is fused when an abnormal situation such as overcharging occurs in the battery module.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호 시스템은, 배터리 모듈 및 부하와 연결되는 메인 릴레이; 상기 메인 릴레이에 전압을 인가하여, 상기 메인 릴레이의 온오프 동작을 제어하는 배터리 관리 시스템; 및 상기 배터리 관리 시스템에 의해 인가되는 전압을 통해 온오프 동작이 이루어지되, 상기 배터리 모듈에 이상 상황이 발생한 경우에는 상기 배터리 관리 시스템에 의해 인가되는 전압과 무관하게 상기 배터리 모듈 및 상기 부하 사이의 전기적 연결을 차단하는 배터리 보호 릴레이가 구비되어 있는 서비스 플러그를 포함한다.In order to achieve the above object, a battery protection system according to one embodiment of the present invention includes: a main relay connected to a battery module and a load; a battery management system that controls on/off operation of the main relay by applying voltage to the main relay; and a service plug equipped with a battery protection relay that performs on/off operation through voltage applied by the battery management system, but cuts off electrical connection between the battery module and the load regardless of the voltage applied by the battery management system when an abnormality occurs in the battery module.
여기서, 상기 배터리 모듈에는 상기 배터리 모듈에 이상 상황이 발생한 경우에 온 상태에서 오프 상태로 전환되는 안전 스위치가 구비되어 있고, 상기 안전 스위치가 온 상태에서 오프 상태로 전환될 경우, 상기 배터리 보호 릴레이 역시 온 상태에서 오프 상태로 전환되어 상기 배터리 모듈 및 상기 부하 사이의 전기적 연결을 차단할 수 있다.Here, the battery module is provided with a safety switch that switches from an on state to an off state when an abnormality occurs in the battery module, and when the safety switch switches from an on state to an off state, the battery protection relay also switches from an on state to an off state to cut off the electrical connection between the battery module and the load.
그리고 상기 메인 릴레이는 상기 배터리 관리 시스템의 전압 인가 라인을 통해 상기 배터리 관리 시스템과 연결되며, 상기 안전 스위치는 상기 전압 인가 라인에 배치될 수 있다.And the main relay is connected to the battery management system through a voltage supply line of the battery management system, and the safety switch can be placed on the voltage supply line.
그리고 상기 서비스 플러그는 상기 배터리 관리 시스템과 상기 전압 인가 라인을 통해 연결될 수 있다.And the above service plug can be connected to the battery management system through the voltage supply line.
여기서, 상기 서비스 플러그는 상기 배터리 관리 시스템과 상기 메인 릴레이 사이의 노드에 연결됨과 동시에, 상기 배터리 모듈과 상기 메인 릴레이 사이의 노드에 연결될 수 있다.Here, the service plug can be connected to a node between the battery management system and the main relay, and at the same time, can be connected to a node between the battery module and the main relay.
그리고 상기 서비스 플러그는 상기 메인 릴레이와 전압 라인을 통해 연결되며, 상기 서비스 플러그는 상기 부하와 직접적으로 연결되지 않고, 상기 메인 릴레이를 통해 상기 부하와 연결될 수 있다.And the service plug is connected to the main relay and the voltage line, and the service plug is not directly connected to the load, but can be connected to the load through the main relay.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호 시스템은, 상기 메인 릴레이 및 상기 서비스 플러그에 과전류가 흐를 때, 상기 과전류의 흐름을 차단하는 퓨즈를 더 포함할 수 있다.A battery protection system according to one embodiment of the present invention may further include a fuse that blocks the flow of overcurrent when overcurrent flows to the main relay and the service plug.
여기서, 상기 퓨즈는 상기 서비스 플러그 내에 구비될 수 있으며, 상기 퓨즈와 상기 배터리 보호 릴레이는 서로 직렬로 연결될 수 있다.Here, the fuse may be provided within the service plug, and the fuse and the battery protection relay may be connected in series with each other.
본 발명은 배터리 모듈에 이상 상황이 발생한 경우, 서비스 플러그에 구비되어 있는 배터리 보호 릴레이가 배터리 모듈 및 부하 사이의 전기적 연결을 차단하기 때문에, 메인 릴레이가 융착된 경우에도 불필요한 배터리의 충방전이 방지될 수 있으며, 이에 따라 배터리 모듈의 폭발 및 운전자 감전과 같이 차량 및 운전자 모두에게 가해질 수 있는 위험 요소를 미연에 제거할 수 있게 된다. According to the present invention, when an abnormality occurs in the battery module, the battery protection relay provided in the service plug cuts off the electrical connection between the battery module and the load, so that unnecessary charging and discharging of the battery can be prevented even when the main relay is fused, thereby eliminating in advance any risk factors that may affect both the vehicle and the driver, such as explosion of the battery module and electric shock to the driver.
또한, 본 발명에 의하면, 배터리 모듈에 이상 상황이 발생한 경우에, 사용자는 수동으로 서비스 플러그를 플러그-오프시킴으로써 배터리 모듈 및 부하 사이의 전기적 연결을 차단시킬 수 있을 뿐만 아니라, 서비스 플러그에 구비되는 배터리 보호 릴레이가 배터리 모듈 및 부하 사이의 전기적 연결을 자동으로 차단시키기 때문에, 배터리 보호의 편의성과 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있게 된다. In addition, according to the present invention, when an abnormality occurs in the battery module, the user can manually disconnect the electrical connection between the battery module and the load by plugging-off the service plug, and since the battery protection relay provided in the service plug automatically disconnects the electrical connection between the battery module and the load, the convenience and reliability of battery protection can be further improved.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 나타낸 배터리 보호 시스템의 메인 릴레이와 배터리 보호 릴레이가 모두 온 상태인 경우를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1에 나타낸 배터리 보호 시스템의 메인 릴레이에 융착이 일어난 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a battery protection system according to one embodiment of the present invention.
Figure 2 is a schematic diagram showing a case where both the main relay and the battery protection relay of the battery protection system shown in Figure 1 are in the on state.
Figure 3 is a schematic diagram showing the appearance of fusion in the main relay of the battery protection system shown in Figure 1.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 배터리 보호 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 얼마든지 다른 형태로 구체화될 수 있다. 또한, 본 발명에서 배터리는 배터리 셀, 상기 배터리 셀로 이루어지는 배터리 모듈, 또는 상기 배터리 모듈로 이루어지는 배터리 팩 등을 포괄적으로 지칭하는 용어이다. Hereinafter, a battery protection system according to the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. The attached drawings are provided by way of example only so that the technical idea of the present invention can be sufficiently conveyed to those skilled in the art, and the present invention is not limited to the drawings presented below and may be embodied in various other forms. In addition, in the present invention, a battery is a term that comprehensively refers to a battery cell, a battery module formed of the battery cell, or a battery pack formed of the battery module.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 나타낸 배터리 보호 시스템의 메인 릴레이와 배터리 보호 릴레이가 모두 온 상태인 경우를 개략적으로 나타낸 도면이다. 그리고 도 3은 도 1에 나타낸 배터리 보호 시스템의 메인 릴레이에 융착이 일어난 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다. FIG. 1 is a schematic drawing of a battery protection system according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic drawing of a case where both the main relay and the battery protection relay of the battery protection system shown in FIG. 1 are in an on state. And FIG. 3 is a schematic drawing of a case where fusion has occurred in the main relay of the battery protection system shown in FIG. 1.
도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호 시스템은 메인 릴레이(10), 배터리 관리 시스템(20) 및 서비스 플러그(30)를 포함한다. As shown in FIGS. 1 to 3, a battery protection system according to one embodiment of the present invention includes a main relay (10), a battery management system (20), and a service plug (30).
메인 릴레이(10)는 배터리 모듈(40) 및 부하(50)와 연결된다. 여기서, 메인 릴레이(10)는 양극 메인 릴레이(11)와 음극 메인 릴레이(12)를 포함할 수 있다.The main relay (10) is connected to the battery module (40) and the load (50). Here, the main relay (10) may include a positive main relay (11) and a negative main relay (12).
배터리 관리 시스템(20)은 메인 릴레이(10)에 전압을 인가하여, 메인 릴레이(10)의 온오프 동작을 제어한다. 구체적으로, 배터리 관리 시스템(20)이 메인 릴레이(10)에 전압을 인가할 경우 메인 릴레이(10)는 온 상태로 동작하고, 메인 릴레이(10)에 전압을 인가하지 않을 경우 메인 릴레이(10)는 오프 상태로 동작한다.The battery management system (20) controls the on/off operation of the main relay (10) by applying voltage to the main relay (10). Specifically, when the battery management system (20) applies voltage to the main relay (10), the main relay (10) operates in an on state, and when the battery management system (20) does not apply voltage to the main relay (10), the main relay (10) operates in an off state.
또한, 배터리 관리 시스템(20)은 서비스 플러그(30)에 구비되는 배터리 보호 릴레이(31)에 전압을 인가하여, 배터리 보호 릴레이(31)의 온오프 동작을 제어한다. 즉, 서비스 플러그(30)에는 배터리 보호 릴레이(31)가 구비되어 있으며, 상기 배터리 보호 릴레이(31)는 배터리 관리 시스템(20)에 의해 인가되는 전압을 통해 온오프 동작이 이루어진다. 구체적으로, 배터리 관리 시스템(20)이 배터리 보호 릴레이(31)에 전압을 인가할 경우 배터리 보호 릴레이(31)는 온 상태로 동작하고, 배터리 보호 릴레이(31)에 전압을 인가하지 않을 경우 배터리 보호 릴레이(31)는 오프 상태로 동작한다. 배터리 모듈(40)에 이상 상황이 발생한 경우, 배터리 보호 릴레이(31)는 배터리 관리 시스템(20)에 의해 인가되는 전압과 무관하게, 배터리 모듈(40) 및 부하(50) 사이의 전기적 연결을 차단하는 기능을 수행한다. In addition, the battery management system (20) controls the on/off operation of the battery protection relay (31) by applying voltage to the battery protection relay (31) provided in the service plug (30). That is, the service plug (30) is provided with the battery protection relay (31), and the on/off operation of the battery protection relay (31) is performed through the voltage applied by the battery management system (20). Specifically, when the battery management system (20) applies voltage to the battery protection relay (31), the battery protection relay (31) operates in an on state, and when the battery management system (20) does not apply voltage to the battery protection relay (31), the battery protection relay (31) operates in an off state. When an abnormal situation occurs in the battery module (40), the battery protection relay (31) performs a function of cutting off the electrical connection between the battery module (40) and the load (50), regardless of the voltage applied by the battery management system (20).
배터리 모듈(40)에는 하나 이상의 배터리 셀(41)이 구비될 수 있다. 이러한 배터리 셀(41)은 과충전될 경우 스웰링 현상으로 인해 부풀어 오를 수 있다. 이에 따라, 각 배터리 모듈(40)에는 스웰링 현상과 같이 배터리 모듈(40)에 이상 상황이 발생한 경우에 온 상태에서 오프 상태로 전환되어, 배터리 모듈(40)이 더 이상 충방전되지 않도록 하는 안전 스위치(42)가 구비될 수 있다. The battery module (40) may be equipped with one or more battery cells (41). These battery cells (41) may swell due to a swelling phenomenon when overcharged. Accordingly, each battery module (40) may be equipped with a safety switch (42) that switches from an on state to an off state when an abnormality occurs in the battery module (40), such as a swelling phenomenon, thereby preventing the battery module (40) from being charged or discharged any longer.
안전 스위치(42)가 온 상태에서 오프 상태로 전환될 경우, 서비스 플러그(30)에 구비되어 있는 배터리 보호 릴레이(31) 역시 온 상태에서 오프 상태로 전환된다. 배터리 보호 릴레이(31)가 온 상태에서 오프 상태로 전환되면, 배터리 모듈(40) 및 부하(50) 사이의 전기적 연결이 차단되며, 이에 따라 배터리 셀(41)의 불필요한 충방전이 확실하게 방지될 수 있게 된다. When the safety switch (42) is switched from the on state to the off state, the battery protection relay (31) provided in the service plug (30) is also switched from the on state to the off state. When the battery protection relay (31) is switched from the on state to the off state, the electrical connection between the battery module (40) and the load (50) is cut off, and thus unnecessary charging and discharging of the battery cell (41) can be reliably prevented.
부하(50)는 예를 들어 인버터이거나 이를 포함할 수 있다. 이때 상기 인버터는 배터리 모듈(40)로부터의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 차량용 모터(미도시)에 공급하는 역할을 한다. The load (50) may be, for example, an inverter or may include one. In this case, the inverter converts direct current power from the battery module (40) into alternating current power and supplies it to a vehicle motor (not shown).
메인 릴레이(10)는 배터리 관리 시스템(20)의 전압 인가 라인을 통해 배터리 관리 시스템(20)과 연결된다. 보다 구체적으로, 메인 릴레이(10)는 배터리 관리 시스템(20)의 양극 전압 인가 라인(60) 및 음극 전압 인가 라인(70)을 통해 배터리 관리 시스템(20)과 연결될 수 있다. The main relay (10) is connected to the battery management system (20) through a voltage application line of the battery management system (20). More specifically, the main relay (10) can be connected to the battery management system (20) through a positive voltage application line (60) and a negative voltage application line (70) of the battery management system (20).
이때 배터리 관리 시스템(20)은 양극 전압 인가 라인(60)과 음극 전압 인가 라인(70)을 통해 메인 릴레이(10)에 전압을 인가하여, 메인 릴레이(10)의 온오프 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 배터리 관리 시스템(20)은 양극 전압 인가 라인(60)에 +12V의 전압을 인가하고, 음극 전압 인가 라인(70)에 -12V의 전압을 인가할 수 있으며, 이와 같은 배터리 관리 시스템(20)의 전압 인가로 인해 메인 릴레이(10)는 오프 상태에서 온 상태로 전환될 수 있다. 그리고 메인 릴레이(10)가 이와 같이 오프 상태에서 온 상태로 전환될 경우에는, 배터리 모듈(40)의 전압이 방전되어 부하(50)에 공급되거나, 부하(50)에 의해 배터리 모듈(40)의 충전이 이루어지게 된다. At this time, the battery management system (20) can control the on/off operation of the main relay (10) by applying voltage to the main relay (10) through the positive voltage application line (60) and the negative voltage application line (70). For example, the battery management system (20) can apply a voltage of +12 V to the positive voltage application line (60) and a voltage of -12 V to the negative voltage application line (70), and the main relay (10) can be switched from the off state to the on state due to the voltage application of the battery management system (20). In addition, when the main relay (10) is switched from the off state to the on state in this way, the voltage of the battery module (40) is discharged and supplied to the load (50), or the battery module (40) is charged by the load (50).
각 배터리 모듈(40)에 구비되는 안전 스위치(42)는 배터리 관리 시스템(20)의 전압 인가 라인에 배치될 수 있다. 도 1 내지 도 3에는 안전 스위치(42)가 배터리 관리 시스템(20)의 음극 전압 인가 라인(70)에 배치된 것으로 나타나 있다. 하지만 반드시 이것만으로 한정되는 것은 아니며, 안전 스위치(42)는 배터리 관리 시스템(20)의 양극 전압 인가 라인(60)에 배치될 수도 있다. The safety switch (42) provided in each battery module (40) may be placed in the voltage application line of the battery management system (20). In FIGS. 1 to 3, the safety switch (42) is shown as being placed in the negative voltage application line (70) of the battery management system (20). However, it is not necessarily limited to this, and the safety switch (42) may also be placed in the positive voltage application line (60) of the battery management system (20).
도 2에 나타낸 바와 같이, 배터리 셀(41)에 스웰링 등의 이상 상황이 발생하지 않을 경우에는, 각 배터리 모듈(40)에 구비된 안전 스위치(42)는 온 상태로 동작한다. 그리고 이 경우 메인 릴레이(10)는 양극 전압 인가 라인(60)과 음극 전압 인가 라인(70)을 통해 배터리 관리 시스템(20)으로부터 일정 전압을 인가 받게 되며, 이로 인해 메인 릴레이(10)는 온 상태로 동작하게 된다. As shown in Fig. 2, if no abnormal situation such as swelling occurs in the battery cell (41), the safety switch (42) provided in each battery module (40) operates in the ON state. In this case, the main relay (10) receives a constant voltage from the battery management system (20) through the positive voltage application line (60) and the negative voltage application line (70), and as a result, the main relay (10) operates in the ON state.
서비스 플러그(30)는 배터리 모듈(40)에 이상 상황이 발생한 경우, 사용자가 수동으로 배터리 모듈(40) 및 부하(50) 사이의 전기적 연결을 차단할 수 있도록 하는 부품이다. 즉, 배터리 모듈(40)에 이상 상황이 발생한 경우, 사용자는 수동으로 서비스 플러그(30)를 플러그-오프(plug-off)시킴으로써, 배터리 모듈(40) 및 부하(50) 사이의 전기적 연결을 차단할 수 있다. 다만, 사용자가 수동으로 배터리 모듈(40) 및 부하(50) 사이의 전기적 연결을 차단하는 방법 이외에, 배터리 모듈(40) 및 부하(50) 사이의 전기적 연결이 자동으로 차단되도록 할 경우 배터리 보호의 편의성과 신뢰성은 더욱 향상될 수 있다. The service plug (30) is a component that allows a user to manually cut off the electrical connection between the battery module (40) and the load (50) when an abnormality occurs in the battery module (40). That is, when an abnormality occurs in the battery module (40), the user can manually cut off the electrical connection between the battery module (40) and the load (50) by plugging off the service plug (30). However, if the electrical connection between the battery module (40) and the load (50) is automatically cut off in addition to the method in which the user manually cuts off the electrical connection between the battery module (40) and the load (50), the convenience and reliability of battery protection can be further improved.
이에 따라, 서비스 플러그(30)는 배터리 관리 시스템(20)의 전압 인가 라인을 통해 배터리 관리 시스템(20)과 연결된다. 보다 구체적으로, 서비스 플러그(30)는 배터리 관리 시스템(20)과 메인 릴레이(10) 사이의 노드(A)에 연결됨과 동시에, 배터리 모듈(40)과 메인 릴레이(10) 사이의 노드(B)에 연결될 수 있다. Accordingly, the service plug (30) is connected to the battery management system (20) through the voltage application line of the battery management system (20). More specifically, the service plug (30) can be connected to a node (A) between the battery management system (20) and the main relay (10) and at the same time, connected to a node (B) between the battery module (40) and the main relay (10).
이때 배터리 관리 시스템(20)은 양극 전압 인가 라인(60)과 음극 전압 인가 라인(70)을 통해 서비스 플러그(30)에 전압을 인가하여, 상기 서비스 플러그(30)에 구비되는 배터리 보호 릴레이(31)의 온오프 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 배터리 관리 시스템(20)은 양극 전압 인가 라인(60)에 +12V의 전압을 인가하고, 음극 전압 인가 라인(70)에 -12V의 전압을 인가할 수 있으며, 이와 같은 배터리 관리 시스템(20)의 전압 인가로 인해 배터리 보호 릴레이(31)는 오프 상태에서 온 상태로 전환될 수 있다. 그리고 배터리 보호 릴레이(31)가 이와 같이 오프 상태에서 온 상태로 전환될 경우에는, 배터리 모듈(40) 및 부하(50)가 전기적으로 연결되기 때문에, 배터리 모듈(40)의 전압이 방전되어 부하(50)에 공급되거나, 부하(50)에 의해 배터리 모듈(40)의 충전이 이루어질 수 있게 된다. At this time, the battery management system (20) can control the on/off operation of the battery protection relay (31) provided in the service plug (30) by applying voltage to the service plug (30) through the positive voltage application line (60) and the negative voltage application line (70). For example, the battery management system (20) can apply a voltage of +12 V to the positive voltage application line (60) and a voltage of -12 V to the negative voltage application line (70), and the battery protection relay (31) can be switched from the off state to the on state due to the voltage application of the battery management system (20). In addition, when the battery protection relay (31) is switched from the off state to the on state in this way, since the battery module (40) and the load (50) are electrically connected, the voltage of the battery module (40) can be discharged and supplied to the load (50), or the battery module (40) can be charged by the load (50).
서비스 플러그(30)와 메인 릴레이(10), 그리고 메인 릴레이(10)와 부하(50)는 전압 라인을 통해 연결될 수 있다. 이때 상기 전압 라인은 배터리 관리 시스템의 전압 인가 라인에 비해 고전압을 갖는 고전압 라인일 수 있다. 그리고 상기 전압 라인은 서비스 릴레이(30), 양극 메인 릴레이(11) 및 부하(50)를 연결하는 양극 전압 라인(80)과, 서비스 릴레이(30), 음극 메인 릴레이(12) 및 부하(50)를 연결하는 음극 전압 라인(90)으로 이루어질 수 있다.The service plug (30) and the main relay (10), and the main relay (10) and the load (50) can be connected via a voltage line. At this time, the voltage line can be a high-voltage line having a higher voltage than the voltage supply line of the battery management system. In addition, the voltage line can be composed of a positive voltage line (80) connecting the service relay (30), the positive main relay (11), and the load (50), and a negative voltage line (90) connecting the service relay (30), the negative main relay (12), and the load (50).
도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이, 서비스 플러그(30)는 부하(50)와 직접적으로 연결되지 않고, 메인 릴레이(10)를 통해 부하(50)와 간접적으로 연결된다. 이에 따라 서비스 플러그(30)는 메인 릴레이(10)와는 달리 부하(50)의 서지성 고전류 및 고전압 영향을 받지 않기 때문에, 서비스 플러그(30)에 구비되는 배터리 보호 릴레이(31)는 부하(50)로 인해 융착될 가능성이 매우 낮다. As shown in FIGS. 1 to 3, the service plug (30) is not directly connected to the load (50), but is indirectly connected to the load (50) via the main relay (10). Accordingly, unlike the main relay (10), the service plug (30) is not affected by the surge current and high voltage of the load (50), so the battery protection relay (31) provided in the service plug (30) is very unlikely to be fused due to the load (50).
도 2에 나타낸 바와 같이, 배터리 셀(41)에 스웰링 등의 이상 상황이 발생하지 않을 경우, 서비스 플러그(30)는 양극 전압 인가 라인(60) 및 음극 전압 인가 라인(70)을 통해 배터리 관리 시스템(20)으로부터 일정 전압을 인가 받게 되며, 이와 같은 전압으로 인해 서비스 플러그(30)에 구비된 배터리 보호 릴레이(31)는 온 상태로 동작하게 된다. As shown in Fig. 2, when no abnormal situation such as swelling occurs in the battery cell (41), the service plug (30) receives a constant voltage from the battery management system (20) through the positive voltage application line (60) and the negative voltage application line (70), and due to this voltage, the battery protection relay (31) provided in the service plug (30) operates in the on state.
다만, 도 3에 나타낸 바와 같이, 다수 개의 배터리 모듈(40) 중 어느 하나의 배터리 모듈(40-1)에라도 이상 상황이 발생한 경우에는, 안전 스위치(42)가 온 상태에서 오프 상태로 전환될 수 있다. 그리고 안전 스위치(42)가 온 상태에서 오프 상태로 전환되면, 메인 릴레이(10) 및 배터리 보호 릴레이(31)는 배터리 관리 시스템(20)의 전압 인가 라인을 통해 전압을 인가 받지 못하기 때문에 온 상태에서 오프 상태로 전환되어야 한다. 하지만 메인 릴레이(10)는 부하(50)와 직접적으로 연결되기 때문에, 부하(50)의 서지성 고전류 및 고전압으로 인해 융착이 일어날 위험이 크다. However, as shown in Fig. 3, if an abnormality occurs in any one of the battery modules (40-1) among the plurality of battery modules (40), the safety switch (42) can be switched from the on state to the off state. And when the safety switch (42) is switched from the on state to the off state, the main relay (10) and the battery protection relay (31) must be switched from the on state to the off state because they do not receive voltage through the voltage supply line of the battery management system (20). However, since the main relay (10) is directly connected to the load (50), there is a high risk of fusion occurring due to the high current and high voltage surge of the load (50).
메인 릴레이(10)에 융착이 일어나면, 배터리 관리 시스템(20)에서 전압을 인가하지 않는 경우에도 배터리 모듈(40) 및 부하(50) 간 전기적 연결은 해제되지 않게 된다. 이에 따라, 불필요한 배터리 모듈(40)의 방전이 계속해서 이루어지거나, 불필요한 배터리 모듈(40)의 충전이 계속해서 이루어지게 되어, 배터리 모듈(40)의 폭발 및 운전자 감전과 같은 위험이 차량 및 운전자에게 가해지게 된다.If fusion occurs in the main relay (10), the electrical connection between the battery module (40) and the load (50) is not released even when voltage is not applied from the battery management system (20). Accordingly, unnecessary discharge of the battery module (40) continues to occur or unnecessary charging of the battery module (40) continues to occur, which may result in a risk of explosion of the battery module (40) and electric shock to the driver and the vehicle.
다만, 서비스 플러그(30)에 배터리 보호 릴레이(31)가 구비되어 있기 때문에, 안전 스위치(42)가 온 상태에서 오프 상태로 전환되면, 배터리 보호 릴레이(31) 역시 온 상태에서 오프 상태로 전환되어, 배터리 모듈(40) 및 부하(50) 사이의 전기적 연결이 자동적으로 차단되게 된다. However, since the service plug (30) is equipped with a battery protection relay (31), when the safety switch (42) is switched from the on state to the off state, the battery protection relay (31) is also switched from the on state to the off state, so that the electrical connection between the battery module (40) and the load (50) is automatically cut off.
즉, 서비스 플러그(30)는 메인 릴레이(10)와는 달리 부하(50)의 서지성 고전류 및 고전압 영향을 받지 않기 때문에, 이에 구비된 안전 스위치(42)는 부하(50)로 인해 융착될 가능성이 매우 적다. 그리고 서비스 플러그(30)는 배터리 관리 시스템(20)과 메인 릴레이(10) 사이의 노드(A)에 연결됨과 동시에, 배터리 모듈(40)과 메인 릴레이(10) 사이의 노드(B)에 연결되기 때문에, 안전 스위치(42)가 온 상태에서 오프 상태로 전환되면, 배터리 보호 릴레이(31)는 배터리 관리 시스템(20)에 의해 인가되는 전압과 무관하게 온 상태에서 오프 상태로 전환될 수 있다. That is, since the service plug (30) is not affected by the high current and high voltage of the load (50) unlike the main relay (10), the safety switch (42) provided therein is very unlikely to be fused due to the load (50). In addition, since the service plug (30) is connected to the node (A) between the battery management system (20) and the main relay (10) and at the same time to the node (B) between the battery module (40) and the main relay (10), when the safety switch (42) is switched from the on state to the off state, the battery protection relay (31) can be switched from the on state to the off state regardless of the voltage applied by the battery management system (20).
이와 같이 배터리 보호 릴레이(31)가 온 상태에서 오프 상태로 전환되면 배터리 모듈(40) 및 부하(50) 사이의 전기적 연결이 자동으로 차단되기 때문에, 메인 릴레이(10)가 융착되더라도 배터리 모듈(40)의 불필요한 충방전이 방지될 수 있으며, 이에 따라 배터리 모듈(40)의 폭발 및 운전자 감전과 같이 차량 및 운전자 모두에게 가해질 수 있는 위험 요소를 미연에 제거할 수 있게 된다. In this way, when the battery protection relay (31) switches from the on state to the off state, the electrical connection between the battery module (40) and the load (50) is automatically cut off, so that even if the main relay (10) is fused, unnecessary charging and discharging of the battery module (40) can be prevented, and thus, risk factors that may affect both the vehicle and the driver, such as explosion of the battery module (40) and electric shock to the driver, can be eliminated in advance.
한편, 서비스 플러그(30)에는 배터리 보호 릴레이(31) 이외에 퓨즈(32)가 추가로 구비될 수 있다. 퓨즈(32)는 메인 릴레이(10), 서비스 플러그(30) 및 부하(50)를 연결시키는 양극 전압 라인(80) 또는 음극 전압 라인(90)에 배치되어, 메인 릴레이(10) 및 서비스 플러그(30)에 과전류가 흐를 때, 상기 과전류의 흐름을 차단하는 역할을 한다. 이와 같은 퓨즈(32)로 인해, 메인 릴레이(10)에 융착이 일어나는 경우라 하더라도, 배터리 모듈(40)의 폭발 및 운전자 감전과 같이 차량 및 운전자 모두에게 가해질 수 있는 위험 요소를 한층 더 확실하게 제거할 수 있게 된다. Meanwhile, the service plug (30) may be additionally equipped with a fuse (32) in addition to the battery protection relay (31). The fuse (32) is arranged on the positive voltage line (80) or the negative voltage line (90) connecting the main relay (10), the service plug (30), and the load (50), and serves to block the flow of overcurrent when overcurrent flows to the main relay (10) and the service plug (30). Due to the fuse (32) as described above, even if fusion occurs in the main relay (10), it is possible to more reliably eliminate risk factors that may affect both the vehicle and the driver, such as an explosion of the battery module (40) and electric shock to the driver.
도 1 내지 도 3에서는 퓨즈(32)가 서비스 플러그(30)의 내부에 구비되어 있는 것으로 나타냈지만, 퓨즈(32)는 메인 릴레이(10), 서비스 플러그(30) 및 부하(50)로 이어지는 전압 라인(80, 90)에 배치되기만 하면 서비스 플러그(30)의 외부에 구비되어 있어도 무방하다. 다만, 퓨즈(32)가 상기 고전압 라인(900)에 흐르는 과전류를 차단하기 위해서는, 퓨즈(32)는 안전 스위치(210)와 직렬로 연결되는 것이 바람직하다.Although FIGS. 1 to 3 show that the fuse (32) is provided inside the service plug (30), the fuse (32) may be provided outside the service plug (30) as long as it is placed on the voltage line (80, 90) leading to the main relay (10), the service plug (30), and the load (50). However, in order for the fuse (32) to block overcurrent flowing in the high voltage line (900), it is preferable that the fuse (32) be connected in series with the safety switch (210).
본 발명은 이상과 같이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명이 상기의 실시예로 한정되는 것은 아니며, 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.Although the present invention has been described by means of limited embodiments and drawings as described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains can make various modifications and variations based on this description. Accordingly, the technical idea of the present invention should be understood only by the scope of the claims, and all equivalent or equivalent modifications thereof will be considered to fall within the scope of the technical idea of the present invention.
10: 메인 릴레이
20: 배터리 관리 시스템
30: 서비스 플러그
31: 배터리 보호 릴레이
32: 퓨즈
40: 배터리 모듈
41: 배터리 셀
42: 안전 스위치
50: 부하
60: 양극 전압 인가 라인
70: 음극 전압 인가 라인
80: 양극 전압 라인
90: 음극 전압 라인10: Main Relay
20: Battery Management System
30: Service Plug
31: Battery protection relay
32: Fuse
40: Battery module
41: Battery Cell
42: Safety switch
50: Subordinate
60: Bipolar voltage application line
70: Negative voltage application line
80: Positive voltage line
90: Negative voltage line
Claims (8)
상기 메인 릴레이에 전압을 인가하여, 상기 메인 릴레이의 온오프 동작을 제어하는 배터리 관리 시스템; 및
상기 메인 릴레이를 통해 부하와 간접적으로 연결되며, 배터리 보호 릴레이를 구비하는 서비스 플러그를 포함하고,
상기 배터리 보호 릴레이는 상기 배터리 관리 시스템에 의해 인가되는 전압을 통해 온오프 동작이 이루어지되, 상기 배터리 모듈에 이상 상황이 발생한 경우에는 상기 배터리 관리 시스템에 의해 인가되는 전압과 무관하게 상기 배터리 모듈 및 상기 부하 사이의 전기적 연결을 차단하는, 배터리 보호 시스템.
Main relay connected to battery module and load;
A battery management system that controls the on/off operation of the main relay by applying voltage to the main relay; and
It includes a service plug which is indirectly connected to the load through the above main relay and has a battery protection relay,
A battery protection system in which the above battery protection relay is turned on and off through the voltage applied by the battery management system, but in the event of an abnormality in the battery module, the electrical connection between the battery module and the load is cut off regardless of the voltage applied by the battery management system.
상기 배터리 모듈에는 상기 배터리 모듈에 이상 상황이 발생한 경우에 온 상태에서 오프 상태로 전환되는 안전 스위치가 구비되어 있고,
상기 안전 스위치가 온 상태에서 오프 상태로 전환될 경우, 상기 배터리 보호 릴레이 역시 온 상태에서 오프 상태로 전환되어 상기 배터리 모듈 및 상기 부하 사이의 전기적 연결을 차단하는 것을 특징으로 하는 배터리 보호 시스템.
In the first paragraph,
The above battery module is equipped with a safety switch that switches from an on state to an off state in the event of an abnormality in the above battery module.
A battery protection system, characterized in that when the safety switch is switched from an on state to an off state, the battery protection relay is also switched from an on state to an off state to cut off the electrical connection between the battery module and the load.
상기 메인 릴레이는 상기 배터리 관리 시스템의 전압 인가 라인을 통해 상기 배터리 관리 시스템과 연결되며, 상기 안전 스위치는 상기 전압 인가 라인에 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 보호 시스템.
In the second paragraph,
A battery protection system, characterized in that the main relay is connected to the battery management system through a voltage supply line of the battery management system, and the safety switch is disposed on the voltage supply line.
상기 서비스 플러그는 상기 배터리 관리 시스템과 상기 전압 인가 라인을 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 보호 시스템.
In the third paragraph,
A battery protection system, characterized in that the service plug is connected to the battery management system through the voltage supply line.
상기 서비스 플러그는 상기 배터리 관리 시스템과 상기 메인 릴레이 사이의 노드에 연결됨과 동시에, 상기 배터리 모듈과 상기 메인 릴레이 사이의 노드에 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 보호 시스템.
In paragraph 4,
A battery protection system, characterized in that the service plug is connected to a node between the battery management system and the main relay, and at the same time, is connected to a node between the battery module and the main relay.
상기 서비스 플러그는 상기 메인 릴레이와 전압 라인을 통해 연결되며,
상기 서비스 플러그는 상기 부하와 직접적으로 연결되지 않고, 상기 메인 릴레이를 통해 상기 부하와 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 보호 시스템.
In the third paragraph,
The above service plug is connected to the main relay and voltage line,
A battery protection system, characterized in that the service plug is not directly connected to the load, but is connected to the load through the main relay.
상기 메인 릴레이 및 상기 서비스 플러그에 과전류가 흐를 때, 상기 과전류의 흐름을 차단하는 퓨즈를 더 포함하는 배터리 보호 시스템.
In the first paragraph,
A battery protection system further comprising a fuse for blocking the flow of overcurrent when overcurrent flows to the main relay and the service plug.
상기 퓨즈는 상기 서비스 플러그 내에 구비되며, 상기 퓨즈와 상기 배터리 보호 릴레이는 서로 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 보호 시스템.In Article 7,
A battery protection system, characterized in that the fuse is provided within the service plug, and the fuse and the battery protection relay are connected in series with each other.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20191031 |
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| PG1501 | Laying open of application | ||
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| PN2301 | Change of applicant |
Patent event date: 20220118 Comment text: Notification of Change of Applicant Patent event code: PN23011R01D |
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| A201 | Request for examination | ||
| PA0201 | Request for examination |
Patent event code: PA02012R01D Patent event date: 20221004 Comment text: Request for Examination of Application Patent event code: PA02011R01I Patent event date: 20191031 Comment text: Patent Application |
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| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20240424 Patent event code: PE09021S01D |
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| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20241226 |
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| GRNT | Written decision to grant | ||
| PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20250107 Patent event code: PR07011E01D |
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Payment date: 20250108 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
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| PG1601 | Publication of registration |