KR101457986B1 - Battery pack overcharge protection circuit - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 배터리팩의 충전 시 BMS(Battery Management System, 배터리 관리 시스템)의 기능 이상 또는 외란에 의한 오동작이 발생되었을 때 배터리팩이 과충전되는 현상을 방지하기 위한 과충전 방지회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an overcharge prevention circuit for preventing a battery pack from being overcharged when a malfunction due to a malfunction or disturbance of a battery management system (BMS) occurs during charging of the battery pack.
전기자동차 및 에너지 저장시스템은 기존의 휴대전화나 노트북과 같은 모바일 기기보다 많은 셀들이 직렬 혹은 병렬로 연결되는 시스템이다. 이와 같은 시스템에서 BMS는 다수의 셀 전압을 모니터링하고 이러한 정보는 차량 시스템 혹은 상위 제어기에 전달되어 배터리팩의 충/방전 제어에 활용된다.Electric vehicles and energy storage systems are systems in which more cells are connected in series or in parallel than existing mobile phones or mobile devices such as laptops. In such a system, the BMS monitors a plurality of cell voltages, and this information is transmitted to the vehicle system or host controller to be used for charge / discharge control of the battery pack.
이하 도 1을 참고하여 본 발명의 배경이 되는 기술에 따른 배터리 시스템(100)의 구조에 대해 설명한다.The structure of the
도 1은 본 발명의 배경이 되는 기술에 따른 배터리 시스템(100)의 구조를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 1 is a view for explaining a structure of a
본 발명의 배경이 되는 기술에 따른 배터리 시스템(100)은, 한 개 이상의 배터리셀(10)을 포함하는 배터리팩(110), 배터리팩(110)을 관리하기 위한 BMS(120), 및 각종 제어 동작을 수행하기 위한 전장부를 포함하여 구성되어 있다.The
이때, 전장부는 전류 센서(11), 프리차지 릴레이(Pre-charge Relay)(12), 프리차지 저항(Pre-charge Resister)(13), 메인-릴레이(Main Relay)(130, 131, 132), 서비스 플러그(Service plug)(14), 온도 센서(15), 전압 센싱선(Voltage Sensing Line)(16), 및 통신 단자(17)를 포함하여 구성되어 있다.At this time, the electric field part includes a
이때, 전류 센서(11)는 배터리팩(110)의 양 단자를 통해 흐르는 충/방전 전류의 크기에 관한 값을 BMS(120)에게 전달하는 기능을 한다. 예컨대, 전류 센서(11)는 배터리팩(110)의 양 단자에 연결된 전선을 감싸는 마그네틱 코어와, 이 마그네틱 코어에 감긴 코일을 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 상기 전선을 통해 전류가 흐르면 그 전류의 크기에 대응하는 값의 유도기전력이 상기 코일에 발생하게 되며, 이 유도기전력을 BMS(120)가 감지함으로써 배터리팩(110)의 양단을 통해 흐르는 전류의 크기를 감지할 수 있다. 이때, 전류 센서(11)의 구체적인 구성은 상술한 예에 의해 제한되지 않으며 다양한 형태로 구현될 수 있다.At this time, the
한편, 차량 혹은 에너지 저장시스템이 초기 구동되어 부하 혹은 충전기단에 배터리팩(110)이 연결되면, 배터리팩(110)의 단자 외부의 용량성 부하에 의해 돌입전류가 형성된다. 이때, 상기 돌입전류에 대한 고려 없이 메인-릴레이(130)를 제어하거나 구동하게 되면, 이 돌입전류에 의해 메인-릴레이(130)의 접점에 아크(Arc)가 발생된다. 이로 인해 상기 접점의 소손이 발생되어 접점간의 접촉저항을 증대시키거나 연결 자체가 불가능하게 된다. 따라서 이러한 초기 돌입전류를 고려하기 위해, 초기 배터리팩(110)을 외부와 연결 시 프리차지 릴레이(12)를 온(ON)-상태로 제어한다. 이때, 상기 돌입전류는 프리차지 레지스터(13)에 의해 제어된다. 이와 같은 구성에 따라, 배터리팩(110) 외부의 전압이 일정 수준까지 상승하였을 때 BMS(120)는 메인-릴레이(130)를 온-상태로 제어하도록 되어 있다. 즉, 배터리팩(110)의 전압과 외부의 전압(예컨대, 인버터 단의 전압)의 차이가 최소화되거나 혹은 동등한 시점에서 메인-릴레이(130)를 턴-온(turn-on)하게 되면 아크 등의 발생이 없는 상태가 되어 접점의 소손 등의 우려가 최소화된다. Meanwhile, when the vehicle or the energy storage system is initially driven and the
이때, 메인-릴레이(130, 131, 132)는 배터리팩(110)의 양 단자 중 하나 이상의 단자에 각각 연결되어 있다. 예컨대, 본 발명의 배경이 되는 기술에 따른 배터리 시스템(100)은 배터리팩(110)의 일 측과 Pack+ 단자 사이에 연결되어 있는 제1 메인-릴레이(131), 및 배터리팩(110)의 타 측과 Pack- 단자 사이에 연결되어 있는 제2 메인-릴레이(132)를 포함할 수 있다. 이때, 메인-릴레이(130)는 배터리팩(110)의 과방전, 과충전, 과전류, 온도과열 등의 이상상태가 발생하는 경우, 부하 혹은 충전기로부터 배터리팩(110)을 전기적으로 분리하는 역할을 수행하도록 되어 있다. 이때, 상기 Pack+ 단자 및 상기 Pack- 단자는 배터리팩(110) 외부의 인버터, 충전기 등과 연결되는 단자일 수 있다.At this time, the main-
한편, 전기 자동차 및 에너지저장시스템 등의 배터리 시스템(100)은 고전압을 제공하며, 전장부는 일정 공간에 밀집 구성하게 된다. 이런 경우 배터리 시스템(100)을 유지/보수하는 경우 작업자는 고전압에 노출이 되어 감전의 위험이 발생될 수 있다. 따라서 배터리 시스템(100)을 유지/보수하는 경우에는, 복수 개의 배터리셀(10)의 사이에 연결되어 있는 서비스 플러그(14)를 수동으로 제거하여야만 배터리 시스템(100)의 케이스를 제거할 수 있도록 구성되어야 한다.On the other hand, a
또한, 온도 센서(15)는 배터리팩(110)의 온도를 측정하는 기능을 한다. 예컨대, 배터리셀(10)과 BMS(120) 사이에 각각 연결되어 있는 한 개 이상의 온도 센서(15)가 각각의 배터리셀(10)의 온도를 측정하여 상기 측정된 온도 값을 BMS(120)에게 전달하도록 되어 있다. 이때, 온도 센서(15)는 써미스터(Thermistor)를 이용하여 구현될 수 있다. 이때, 배터리셀(10)과 BMS(120) 사이를 전압 센싱선(16)으로 연결하여 각각의 배터리셀(10)의 전압을 모니터링(monitoring) 하도록 되어 있다. 이때, BMS(120)는 외부 제어기기와의 통신을 위한 통신단자(17)를 포함하여 구성되어 있다. 예컨대, 차량의 경우 CAN 통신 등이 사용된다.The temperature sensor 15 also functions to measure the temperature of the
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 배경이 되는 기술에 따른 메인-릴레이(130,131,132)를 구동하는 구동제어부(121,122)의 실시예를 설명하기 위한 도면이다.2A and 2B are diagrams for explaining an embodiment of
본 발명의 배경이 되는 기술에 따른 BMS(120)는 메인-릴레이(130)를 구동 및 제어하기 위한 구동제어부(121,122)를 포함하여 구성된다. 도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같이, 구동제어부(121,122)는 전원부(VCC), 기준전위부(GND), FET(21), 및 제어부(22)를 포함할 수 있다. 이때, 구동제어부(121,122)는 메인-릴레이(130), 전원부(VCC), 및 기준전위부(GND)의 연결구성에 따라 두 가지 방식으로 나뉠 수 있다.The
도 2a에 도시한 방식에 따른 구동제어부(121)는 메인-릴레이(130)로 전원부(VCC)를 상시 접속 연결하고 기준전위부(GND)를 선택적으로 연결하도록 되어 있다. 이때, BMS(120)가 구동되면, 제어부(22)는 로우(Low)-상태에서 하이(High)-상태로 제어됨에 따라 FET(21)는 턴-온 상태가 된다. 이에 따라, 메인-릴레이(130)의 코일이 여자되면서 접점도 턴-온 상태가 된다. 이때, 예컨대, 도 2a에 따른 FET(21)는 N-ch FET를 이용하여 구현될 수 있다.The
한편, 도 2b에 도시한 방식에 따른 구동제어부(122)는 메인-릴레이(130)로 기준전위부(GND)를 상시 접속 연결하고 전원부(VCC)를 선택적으로 연결하도록 되어 있다. 이때, BMS(120)가 구동되면, 제어부(22)는 하이-상태에서 로우-상태로 제어됨에 따라 FET(21)는 턴-온 상태가 된다. 이에 따라, 메인-릴레이(130)의 코일이 여자되면서 접점도 턴-온 상태가 된다. 이때, 예컨대, 도 2b에 따른 FET(21)는 P-ch FET을 이용하여 구현될 수 있다. 이때, FET(21)는 상술한 실시예에 한정되지 않으며 트랜지스터, 릴레이 등 다양한 형태로 구현될 수 있다.The
배터리팩(110)의 +단자와 -단자를 제어하는 메인릴레이(130)는 도 2a 및 도 2b 중 임의의 방식 또는 여기에 제시하지 않은 다른 방법에 의해 제어될 수 있다.The
배터리팩은 인버터, 충전기 등 각종 노이즈원에 노출되어 있고 이러한 외란에 의해 BMS가 오동작 등을 일으킬 수 있다는 단점을 가진다. 배터리팩이 과충전 되는 경우, 배터리의 내부압력이 증대되고 이로 인해 수명이 단축되거나 최악의 경우에는 발화나 폭발의 위험성이 있다. 이러한 BMS에서 문제가 발생되었을 때 배터리팩의 과충전을 방지하기 위해 추가적인 대안이 필요하며, 마이크로컨트롤러 등을 사용 시에는 역시 외부 노이즈 등 외란에 취약할 수 있고 소비전류를 증대할 수 있다. The battery pack is exposed to various noise sources such as an inverter and a charger, and this disturbance disadvantageously causes a malfunction of the BMS. When the battery pack is overcharged, the internal pressure of the battery is increased, which shortens the life span or, in the worst case, there is a risk of ignition or explosion. When a problem occurs in such a BMS, an additional alternative is required to prevent overcharging of the battery pack. Also, when using a microcontroller or the like, it may be susceptible to disturbance such as external noise and increase current consumption.
따라서 본 발명에서는 상술한 문제점을 해결하기 위한 기술을 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention provides a technique for solving the above-described problems.
본 발명의 범위가 상술한 과제에 의해 제한되는 것은 아니다.The scope of the present invention is not limited by the above-mentioned problems.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 배터리 관리시스템이 동작하는 과충전 영역 이후에서 하드웨어적으로 제어가 수행되어 과충전 되는 것을 차단하는 과충전 방지회로가 제공된다.In order to solve the above-described problems, an overcharge prevention circuit is provided in the present invention to prevent overcharging by performing hardware control after an overcharge region where a battery management system operates.
본 발명의 일 관점에 따라 제공되는 과충전 방지회로는 배터리를 외부에 연결하기 위한 외부연결-스위치의 개폐를 제어하는 전기회로를 제어하도록 되어 있다. 이때, 이 과충전 방지회로는 상기 배터리의 전압을 감지하는 전압감지부; 및 상기 전압이 미리 결정된 제1 전압 이상이 되면 상기 전기회로를 차단하도록 되어 있는 스위치부를 포함한다.An overcharge protection circuit provided according to one aspect of the present invention is adapted to control an electric circuit for controlling opening and closing of an external connection-switch for connecting a battery to the outside. At this time, the overcharge prevention circuit includes: a voltage sensing unit for sensing a voltage of the battery; And a switch portion for blocking the electric circuit when the voltage becomes equal to or higher than a predetermined first voltage.
본 발명의 다른 관점에 따라 제공되는 배터리팩은, 배터리; 상기 배터리의 전극의 외부 연결을 스위칭하는 외부연결-스위치의 개폐를 제어하는 전기회로; 및 과충전 방지회로를 포함한다. 이때, 상기 과충전 방지회로는, 상기 배터리의 전압을 감지하는 전압감지부, 및 상기 전압이 미리 결정된 제1 전압 이상이 되면 상기 전기회로를 차단하도록 되어 있는 스위치부를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a battery pack comprising: a battery; An electric circuit for controlling opening and closing of an external connection-switch for switching an external connection of the electrode of the battery; And an overcharge protection circuit. The overcharge prevention circuit includes a voltage sensing unit for sensing a voltage of the battery, and a switch unit for interrupting the electric circuit when the voltage exceeds a predetermined first voltage.
본 발명의 또 다른 관점에 따라 제공되는 과충전 방지회로는, 배터리의 전극의 외부 연결을 스위칭하는 외부연결-스위치의 개폐를 제어하는 전기회로를 제어한다. 이 과충전 방지회로는, 상기 배터리의 상태를 전압감지부; 및 상기 전압에 따라 상기 전기회로의 개폐를 제어하도록 되어 있는 스위치부를 포함한다.An overcharge protection circuit provided according to another aspect of the present invention controls an electric circuit that controls opening and closing of an external connection-switch for switching an external connection of an electrode of a battery. The overcharge prevention circuit includes a voltage detection unit for detecting a state of the battery; And a switch unit adapted to control opening and closing of the electric circuit according to the voltage.
본 발명에 따르면, BMS에서 문제가 발생되었을 때 배터리팩의 과충전을 방지하기 위해 추가적인 과충전 방지회로를 제공할 수 있다. 또한, 상기 제공된 과충전 방지회로에 의한 추가적인 소비전력을 최소화할 수 있도록 하는 기술도 제공될 수 있다.According to the present invention, an additional overcharge prevention circuit can be provided to prevent overcharge of the battery pack when a problem occurs in the BMS. Further, a technique for minimizing the additional power consumption by the provided overcharge prevention circuit can also be provided.
본 발명의 범위가 상술한 효과에 의해 제한되는 것은 아니다.The scope of the present invention is not limited by the above-mentioned effects.
도 1은 본 발명의 배경이 되는 기술에 따른 배터리 시스템의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 배경이 되는 기술에 따른 메인-릴레이를 구동하기 위한 구동제어부의 구성예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 과충전 방지회로를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에서 과충전 방지회로가 동작하는 시점을 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 과충전 방지회로와 BMS의 연동관계를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 1 is a view for explaining a structure of a battery system according to a technique of the present invention.
FIGS. 2A and 2B are diagrams for explaining a configuration example of a drive control unit for driving a main-relay according to the technique of the present invention.
3 is a diagram for explaining an overcharge prevention circuit according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph for explaining the time when the overcharge prevention circuit operates in an embodiment of the present invention.
5 is a diagram for explaining an interlocking relationship between an overcharge protection circuit and a BMS according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 설명한다. 그러나 본 발명은 본 명세서에서 설명하는 실시예에 한정되지 않으며 여러 가지 다른 형태로 구현될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어는 실시예의 이해를 돕기 위한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 의도된 것이 아니다. 또한, 이하에서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein, but may be implemented in various other forms. The terminology used herein is for the purpose of understanding the embodiments and is not intended to limit the scope of the present invention. In addition, the singular forms used below include plural forms unless the phrases expressly have the opposite meaning.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 과충전 방지회로(200)를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에서 과충전 방지회로(200)가 동작하는 시점을 설명하기 위한 그래프이다. 이때, 도 4에서 가로축은 시간(t)을 나타내며 세로축은 배터리팩 양단의 전압(V)의 크기를 나타낸다.FIG. 3 is a view for explaining an
본 발명의 일 실시예에 따른 과충전 방지회로(200)는, 배터리팩의 외부연결-스위치의 동작을 제어하는 전기회로를 포함하는 BMS을 갖는 배터리팩이 과충전되는 것을 방지하는 회로이다. The
이때, 본 발명의 일 실시예에서는, 배터리팩(110)이 과충전되기 이전 시점(예컨대, 0~t1 사이의 시점)에 미리 과충전이 발생할 위험을 감지하기 위한 예비감지전압(V2)과 배터리팩(110)이 과충전되는 것을 막기 위해 설정된 차단전압(V1)을 미리 결정할 수 있다. 이때, 예컨대, 상기 예비감지전압(V2)은 저항(R1)과 저항(R2)의 분압비를 조정하여 상기 분압비를 통해 분압된 전압이 제1 스위치(31)의 최소 턴-온 전압이 되도록 하는 값을 가질 수 있다. 이때, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 차단전압(V1)은 상기 예비감지전압(V2)보다 큰 값이어야 한다.At this time, in one embodiment of the present invention, the preliminary detection voltage V2 for detecting the risk of overcharging in advance before the
도 3 및 도 4를 함께 참고하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 과충전 방지회로(200)는, 배터리팩(110)이 과충전되는 것을 방지하는 회로로서, 예비구동부(210), 스위칭 제어부(220), 및 스위치부(230)를 포함한다.3 and 4, the
예비구동부(210)는 스위칭 제어부(220)의 동작 활성화를 제어하기 위한 회로로서, 제1 스위치(31) 및 복수 개의 저항(R1,R2)을 포함하여 구성되어 있다. 이때, 예비구동부(210)는, 배터리팩(110) 양단의 전압이 미리 결정된 예비감지전압(V2) 이하인 경우에는 과충전이 발생할 위험이 낮다고 판단하여 스위칭 제어부(220)를 비활성화 상태로 만듦으로써 스위칭 제어부(220)에서 소모되는 전류를 최소화하는 역할을 하도록 구성된 회로이다. 또한, 예비구동부(210)는, 배터리팩(110)의 전압이 미리 결정된 예비감지전압(V2) 이상인 경우에는 과충전이 발생할 위험이 존재한다고 판단하여 스위칭 제어부(220)를 활성화 상태로 만듦으로써 스위칭 제어부(220)가 배터리팩(110)의 과충전 여부에 대한 감시를 수행할 수 있도록 구성되어 있다. 구체적으로, 스위칭 제어부(220)의 활성화 및 비활성화는 제1 스위치(31)에 의해 스위칭 제어부(220)에 대한 전류도통 여부를 제어함으로써 달성할 수 있다. 이때, 제1 스위치(31)는 FET를 이용하여 구현될 수 있다.The
스위칭 제어부(220)는 스위치부(230)의 온/오프 상태를 제어하기 위한 회로로서, 전압감지부(32), 스위치부 제어신호(VO)를 출력하는 출력단자, 및 복수 개의 저항(R3,R4,R5)을 포함하여 구성되어 있다. 이때, 스위치부(230)는 상기 스위치부 제어신호(VO)를 입력받을 수 있도록 상기 출력단자에 연결되어 있다. 이때, 배터리팩(110)의 전압이 상기 미리 결정된 차단전압(V1)에 도달한 경우(예컨대, t2 시점)에는 과충전을 차단해야 한다고 판단하여, 전압감지부(32)가 과충전 상태를 검출한 후 상기 출력단자를 통해 스위치부 제어신호(VO)를 출력하도록 되어 있다. 이때, 차단전압(V1)을 기준으로 전압감지부(32)에서 출력되는 스위치부 제어신호(Vo)의 상태값이 변경될 수 있도록, 저항(R3)과 저항(R4)의 분압비를 조정하도록 되어 있다.The switching
스위치부(230)는 상기 스위치 제어신호(VO)의 상태값에 따라 메인-릴레이(130)의 온/오프 상태를 제어하기 위한 회로로서, 제어-스위치(33), 제2 스위치(34), 제3 스위치(35), 및 제4 스위치(36)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 제어-스위치(33)는 메인-릴레이(130)의 온/오프 상태를 제어하는 전기회로의 온/오프를 직접 제어하는 기능을 한다. 이때, 제어-스위치(33)의 온/오프 상태는 제3 스위치(35)에 의해 제어된다. 또한, 제3 스위치(35)의 온/오프 상태는 제4 스위치(36)에 의해 제어되며, 제4 스위치(36)의 온/오프 상태는 제2 스위치(34)에 의해 제어된다. 또한, 제2 스위치(34)는 상기 스위치부 제어신호(VO)에 의해 제어될 수 있다. 결국 도 3에 도시한 실시예에서 제어-스위치(33)는 스위치부 제어신호(VO)에 의해 제어될 수 있고, 이 과정에서 다른 스위치(34~36)들이 개입될 수 있다. 그러나 실시예에 따라서는 다른 스위치들의 개입 없이 제어-스위치(33)가 스위치부 제어신호(VO)에 의해 직접 제어되도록 구성할 수도 있다.The
이때, 배터리팩(110)의 전압이 상기 미리 결정된 차단전압(V1) 이상인 경우, 제2 스위치(34)는 스위칭 제어부(220)로부터 입력받은 상기 스위치부 제어신호(VO)에 의해 온-상태로 제어됨에 따라 제2 스위치(34) 및 제4 스위치(36)가 차례대로 온-상태로 전환된다. 이때, 제4 스위치(36)가 온-상태로 전환됨에 따라 제4 스위치(36)의 출력단이 온-상태가 되어 제3 스위치(35)를 온-상태로 제어하도록 되어 있다. 이에 따라 제어-스위치(33)가 온-상태로 제어되어 동작하게 됨으로써, 메인-릴레이(130) 온/오프 상태를 제어하는 전기회로를 차단하여 과충전을 방지하도록 되어 있다.When the voltage of the
이때, 제어-스위치(33), 제2 스위치(34), 제3 스위치(35), 및 제4 스위치(36)는 상술한 실시예에 한정되지 않으며 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예컨대, 제어-스위치(33)는 소용량 릴레이로 구현될 수 있으며, 상시 b접점으로 구성되도록 되어 있다. 이때, 상시 b접점은 상기 소용량 릴레이가 무통전 되었을 경우 접촉하는 접점을 의미하며, 이와 반대로 상기 소용량 릴레이가 통전 되었을 경우 접촉하는 접점은 a접점을 의미한다. 따라서 상술한 제어-스위치(33)가 온-상태인 것은 a접점 상태를 의미할 수 있다. 도 3에서 제어-스위치(33)의 상태는 동작하지 않는 상태를 나타낸 것이다. 여기서 회로가 동작하게 되면 릴레이 접점이 화살표와 같이 움직인다. 따라서 동작하지 않는 상황에서 BMS로 연결되는 접점은 상시 붙어 있는 형태이므로 b접점을 의미한다.At this time, the control-
또한, 제2 스위치(34) 및 제3 스위치(35)는 FET로 구현될 수 있다. 제4 스위치(36)는, 예컨대, 전기자동차 및 에너지 저장시스템의 경우, 대용량 배터리팩과 기존의 샤시기반의 접지 혹은 계통과의 접지 관계 등이 전기적으로 분리가 되도록 설계되는데 이러한 절연을 위해 포토커플러(Photocoupler), 포토모스 릴레이(Photomos Relay), 기계식 릴레이 등 다양한 아이솔레이터를 이용하여 구현될 수 있다.Further, the
상술한 도 4의 그래프의 모양은 본 발명의 동작원리를 설명하기 위한 것이며, 배터리팩(110)의 양단의 전압의 변화추이를 대표화하여 묘사한 것은 아니다.The shape of the graph in FIG. 4 is for illustrating the operation principle of the present invention, and is not representative of the change in voltage at both ends of the
이하 도 5를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 과충전 방지회로(200)와 배BMS(120)의 접속관계를 통해 메인-릴레이(130)를 제어하는 과정에 대해 설명한다.Hereinafter, a process of controlling the main-
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 과충전 방지회로와 BMS의 연동관계를 설명하기 위한 도면이다.5 is a diagram for explaining an interlocking relationship between an overcharge protection circuit and a BMS according to an embodiment of the present invention.
도 5에 도시한 구성에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 과충전 방지회로(200) 및 BMS(120)를 통해 메인-릴레이(130)를 제어할 수 있다. 이때, 도 5에서는 과충전 방지회로(200)의 스위치부(230)만 도시하였으며, 스위치부(230)의 온/오프 상태를 제어하기 위한 스위칭 제어부(220) 및 스위칭 제어부의 온/오프 상태를 제어하기 위한 예비구동부(210)를 더 포함하여 구성될 수 있다.According to the configuration shown in FIG. 5, the main-
이때, 배터리팩(110)이 정상 충전되는 경우, 예컨대, 배터리팩(110)의 전압이 상기 예비감지전압(V2) 이하인 경우, 과충전 방지회로(200)는 오프-상태(b접점 상태)를 유지하며 메인-릴레이(130)는 BMS(120)에 의해 정상적으로 동작하도록 되어 있다.At this time, when the
반면, BMS(120)에 오동작 등의 불량이 발생하는 경우, 스위치부(220)는 전압감지부(32)로부터 입력받은 상기 스위치부 제어신호(VO)에 의해 제어됨에 따라 동작하도록 되어 있다. 이때, 스위치부(220)가 동작하면 메인-릴레이(130)의 온/오프 상태를 제어하기 위한 전기회로(99)가 차단되어 메인-릴레이(130)는 오프-상태(b접점 상태)로 제어됨으로써 과충전을 방지할 수 있다. 이때, 스위치부(230)의 동작상태는, 상기 스위치부 제어신호(VO)에 의해 제2 스위치(34)가 온-상태로 제어되어 제4 스위치(36)가 동작하도록 한다. 제4 스위치(36)가 동작하면 제3 스위치(35)가 온-상태로 제어되어 제어-스위치(33)가 온-상태로 변화되도록 되어 있다.On the other hand, when malfunction such as a malfunction occurs in the
이때, 예컨대, 메인-릴레이(130)의 온/오프 상태를 제어하기 위한 상기 전기회로(99)는 다음과 같이 구현될 수 있다. 메인-릴레이(130)의 일 측은 BMS(120)의 전원부(VCC)와 서로 연결되어 있고, 메인-릴레이(130)의 타 측은 과충전 방지회로(200)의 릴레이(제어-스위치)(33)의 일 측과 서로 연결되어 있으며, 릴레이(33)의 타 측은 BMS(120)의 스위치(ex: 트랜지스터)(21)와 서로 연결되어 있다. 즉, 상술한 전기회로(99)는 도 5에 도시한 메인-릴레이(130)의 제어단, 전원부(Vcc), 및 스위치부(21)에 의해 형성되는 회로와 같은 형태로 제공될 수 있다.At this time, for example, the
도 5의 경우 릴레이(33)는 상시 b접점 상태로 있고, 이는 회로가 연결된 상태로 있다가 릴레이의 전원이 인가되면 접점이 열리면서 릴레이 접점을 통해 연결되었던 회로가 끊어질 수 있다. 이에 비해 릴레이(130)는 상시 a접점 상태로 있고, 이는 회로가 끊어진 상태로 있다가 릴레이의 전원이 인가되면 접점이 닫히면서 릴레이 접점을 통해 끊어져 있던 회로가 연결될 수 있다.In the case of FIG. 5, the
이하 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리팩 과충전 방지회로에 대해 설명한다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리팩 과충전 방지회로는, 배터리의 외부연결-스위치(130)의 동작을 제어하는 전기회로(99)를 포함하는 BMS(120)를 갖는 배터리팩이 과충전되는 것을 방지하는 회로로서, 상기 배터리의 전압을 감지하는 전압감지부(220, 32), 및 상기 전압이 미리 결정된 제1 전압(V1) 이상이 되면 상기 전기회로(99)를 차단하도록 되어 있는 스위치부(230, 33)를 포함한다. 이때, 상기 과충전 방지회로는 상기 배터리의 전압이 제2 전압(V2)보다 큰 경우에만, 상기 전압감지부가 상기 배터리의 전압을 감지하도록 되어 있는 예비구동부(210)를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 전압은 상기 제2 전압보다 큰 값이어야 한다. Hereinafter, a battery pack overcharge preventing circuit according to another embodiment of the present invention will be described. The battery pack overcharge prevention circuit according to another embodiment of the present invention prevents the battery pack having the
이때, 상기 예비구동부(210)는 2개 이상의 저항(R1, R2)을 포함하여 구성되며, 상기 2개 이상의 저항의 분압비를 조정하여 상기 배터리의 전압을 분압하도록 되어 있다. 또한, 상기 예비구동부(210)는 제1 트랜지스터(31)를 더 포함하며, 상기 분압된 전압은 상기 제1 트랜지스터의 최소 턴-온 전압과 동일한 값일 수 있다. At this time, the
한편, 상기 스위치부(230)는, 제1 릴레이(33); 및 상기 전압감지부의 출력신호를 상기 제1 릴레이에 전달하되, 상기 제1 릴레이와 상기 전압감지부를 전기적으로 격리하도록 되어 있는 아이솔레이터(36)를 포함하여 구성되어 있다. 또한, 상기 스위치부는 제2 트랜지스터(34)를 더 포함하며, 상기 전압감지부의 출력신호(Vo)를 이용하여 상기 제2 트랜지스터를 턴-온시켜 상기 아이솔레이터를 동작하도록 되어 있다. 이때, 상기 아이솔레이터는 포토커플러로 구현될 수 있다. 또한, 상기 외부연결-스위치는 릴레이(130)인 것을 특징으로 한다.Meanwhile, the
상술한 본 발명의 실시예들을 이용하여, 본 발명의 기술 분야에 속하는 자들은 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에 다양한 변경 및 수정을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 특허청구범위의 각 청구항의 내용은 본 명세서를 통해 이해할 수 있는 범위 내에서 인용관계가 없는 다른 청구항에 결합될 수 있다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the essential characteristics thereof. The contents of each claim in the claims may be combined with other claims without departing from the scope of the claims.
Claims (11)
상기 배터리의 전압을 감지하는 전압감지부;
상기 전압이 미리 결정된 제1 전압 이상이 되면 상기 전기회로를 차단하도록 되어 있는 스위치부; 및
상기 배터리의 전압이 제2 전압보다 큰 경우에만, 상기 전압감지부가 상기 배터리의 전압을 감지하도록 되어 있는 예비구동부(단, 제2 전압 < 제1 전압)
를 포함하는
과충전 방지회로.An overcharge protection circuit for controlling an electric circuit for controlling opening and closing of an external connection-switch for connecting a battery to the outside,
A voltage sensing unit for sensing a voltage of the battery;
A switch unit configured to cut off the electric circuit when the voltage becomes equal to or higher than a predetermined first voltage; And
The voltage sensing unit may sense a voltage of the battery only when the voltage of the battery is greater than the second voltage (the second voltage < the first voltage)
Containing
Overcharge prevention circuit.
제1 릴레이; 및
상기 전압감지부의 출력신호에 의해 동작하며, 상기 제1 릴레이와 상기 전압감지부를 전기적으로 격리하도록 되어 있는 아이솔레이터;
를 포함하는,
과충전 방지회로.The apparatus according to claim 1,
A first relay; And
An isolator operated by an output signal of the voltage sensing unit and electrically isolating the first relay and the voltage sensing unit;
/ RTI >
Overcharge prevention circuit.
상기 예비구동부는 제1 트랜지스터를 더 포함하며,
상기 분압된 전압은 상기 제1 트랜지스터의 최소 턴-온 전압과 동일한 값인,
과충전 방지회로.6. The method of claim 5,
The pre-driver further includes a first transistor,
Wherein the divided voltage is equal to a minimum turn-on voltage of the first transistor,
Overcharge prevention circuit.
상기 스위치부는 제2 트랜지스터를 더 포함하며,
상기 전압감지부의 출력신호를 이용하여 상기 제2 트랜지스터를 턴-온시켜 상기 아이솔레이터를 동작하도록 되어 있는,
과충전 방지회로.5. The method of claim 4,
The switch unit further includes a second transistor,
And the second transistor is turned on using the output signal of the voltage sensing unit to operate the isolator.
Overcharge prevention circuit.
상기 배터리를 외부에 연결하기 위한 외부연결-스위치의 개폐를 제어하는 전기회로;
상기 배터리의 전압을 감지하는 전압감지부, 및 상기 배터리의 전압이 미리 결정된 제1 전압 이상이 되면 상기 전기회로를 차단하도록 되어 있는 스위치부를 포함하는 과충전 방지회로; 및
상기 배터리의 전압이 제2 전압보다 큰 경우에만, 상기 전압감지부가 상기 배터리의 전압을 감지하도록 제어하도록 되어 있는 예비구동부(단, 제2 전압 < 제1 전압)
를 포함하는,
배터리팩.battery;
An external circuit for connecting the battery to the outside; an electric circuit for controlling opening and closing of the switch;
An overcharge prevention circuit including a voltage sensing unit for sensing a voltage of the battery, and a switch unit for blocking the electric circuit when a voltage of the battery reaches a predetermined first voltage or more. And
A preliminary driving unit (second voltage < first voltage) for controlling the voltage sensing unit to sense the voltage of the battery only when the voltage of the battery is greater than the second voltage,
/ RTI >
Battery pack.
상기 배터리의 상태를 감지하는 감지부; 및
상기 감지된 상기 배터리의 상태에 따라 상기 전기회로의 개폐를 제어하도록 되어 있는 스위치부;
를 포함하며,
상기 스위치부는, 제1 릴레이; 및 상기 감지부의 출력신호에 의해 동작하며, 상기 제1 릴레이와 상기 감지부를 전기적으로 격리하도록 되어 있는 아이솔레이터;를 포함하는,
과충전 방지회로.An overcharge protection circuit for controlling an electric circuit for controlling opening and closing of an external connection-switch for connecting a battery to the outside,
A sensing unit for sensing a state of the battery; And
A switch unit configured to control opening and closing of the electric circuit according to the sensed state of the battery;
/ RTI >
The switch unit includes: a first relay; And an isolator operative by an output signal of the sensing unit and electrically isolating the sensing unit from the first relay.
Overcharge prevention circuit.
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