KR101551068B1 - 차량용 고전압 배터리 시스템의 전원 공급 안정화 장치 - Google Patents

차량용 고전압 배터리 시스템의 전원 공급 안정화 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101551068B1
KR101551068B1 KR1020140030012A KR20140030012A KR101551068B1 KR 101551068 B1 KR101551068 B1 KR 101551068B1 KR 1020140030012 A KR1020140030012 A KR 1020140030012A KR 20140030012 A KR20140030012 A KR 20140030012A KR 101551068 B1 KR101551068 B1 KR 101551068B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
relay
high voltage
power
voltage battery
power supply
Prior art date
Application number
KR1020140030012A
Other languages
English (en)
Inventor
민경인
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사, 기아자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020140030012A priority Critical patent/KR101551068B1/ko
Priority to US14/535,146 priority patent/US9738164B2/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101551068B1 publication Critical patent/KR101551068B1/ko

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/51Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells characterised by AC-motors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
    • B60L58/27Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries by heating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/24Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means
    • B60W10/26Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means for electrical energy, e.g. batteries or capacitors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2270/00Problem solutions or means not otherwise provided for
    • B60L2270/20Inrush current reduction, i.e. avoiding high currents when connecting the battery
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Abstract

본 발명은 차량용 고전압 배터리 시스템의 전원 공급 안정화 장치에 관한 것으로, 차량 내 배터리 승온을 위해 장착되는 승온시스템의 발열저항을 이용하여 시동 초기에 고전압 부품 내 커패시터의 전압을 서서히 상승할 수 있게 하는 차량용 고전압 배터리 시스템의 전원 공급 안정화 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 차량의 시동 오프 후 승온시스템의 발열저항을 이용하여 고전압 부품 내 커패시터를 방전시킴으로써 시스템 안전성을 확보하는 차량용 고전압 배터리 시스템의 전원 공급 안정화 장치를 제공하는데도 목적이 있다.

Description

차량용 고전압 배터리 시스템의 전원 공급 안정화 장치 {STABLE POWER SUPPLY DEVICE FOR HIGH VOLTAGE BATTERY SYSTEM}
본 발명은 차량용 고전압 배터리 시스템의 전원 공급 안정화 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시동 초기의 프리차징 시 차량 내 고전압 배터리의 승온을 위한 승온시스템의 저항을 이용하는 고전압 배터리 시스템의 전원 공급 안정화 장치에 관한 것이다.
일반적으로 하이브리드 자동차(HEV) 및 전기자동차(EV) 등의 친환경 차량에는 고전압 배터리와 이를 전원으로 사용하는 고전압 부품(인버터, LDC, FATC 등)들로 구성된 고전압 배터리 시스템이 탑재되어 있다.
상기 고전압 배터리 시스템은 고전압 부품들의 구동을 위해 시동 초기에 안정적인 전원이 필요하며, 이를 위해 고전압 릴레이와 고용량 저항을 이용하여 고전압 부품에 전원을 안정적으로 공급한다.
그러나, 상기 고전압 부품에 문제가 발생할 경우 고용량 저항 등에 소손이 발생할 수 있으며, 이는 곧 원치않은 부품의 소손을 일으켜 부품 수리 비용의 증가를 초래하게 된다.
도 1에는 종래의 친환경 차량용 고전압 배터리 시스템이 일례로 도시되어 있다.
도 1에 보이듯이, 종래의 고전압 배터리 시스템은 고전압 배터리(1)와 이를 전원으로 사용하는 고전압 부품(인버터(2), LDC(3), FATC(4)) 및 상기 고전압 부품(2,3,4)으로의 안정적인 전원 공급을 위한 고전압 릴레이(5,6,7)와 프리차지용 고용량 저항(8)으로 구성되며, 상기 각 고전압 릴레이(5,6,7)는 배터리관리시스템(BMS)(9)에 의해 작동이 제어된다.
이러한 고전압 배터리 시스템은 차량의 초기 시동시 릴레이 시퀀스에 따라 각각의 고전압 릴레이(5,6,7)가 온/오프 작동되면서 고전압 부품(인버터, LDC, FATC) 내부의 커패시터 전압이 상승하게 되며, 이때 커패시터 전압은 프리차지용 고용량 저항(8)에 의해 서서히 상승하게 되고, 상기 고용량 저항(8)에 의해 시스템 전류값은 배터리 전압과 커패시터 전압 차에 따라 변하게 된다. 일례로 커패시터 전압이 상승하면 시스템 전류값이 감소하게 된다.
이처럼 고전압 배터리 시스템에서 프리차지용 고용량 저항(8)은 초기 차량 시동시 안정적인 전원 공급에 있어서 중요한 역할을 담당하고 있다.
따라서, 고전압 배터리 시스템에 이상이 발생하여 프리차지용 고용량 저항이 소손될 경우 차량 시동이 불가하게 된다.
또한 차량의 시동 오프 후에도 고전압 부품 내 커패시터에는 어느 정도의 전원이 남아 있게 되므로, 시동 오프 후 다른 고전압 부품들의 동작을 통해 커패시터의 잔여 전원을 소모하게 된다.
그런데, 고전압 부품이 고장날 경우 고전압 부품 내 커패시터의 잔여 전원을 소모하지 못하여 상기 잔여 전원이 시스템 내에 오랫동안 남아 있게 된다.
이러한 상황에서(상기 커패시터에 전원이 남아 있는 상태에서) 시스템의 고전압 라인을 잘못 만지게 된다면 감전 등의 사고로 이어질 우려가 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 고안한 것으로서, 차량 내 배터리 승온을 위해 장착되는 승온시스템의 발열저항을 이용하여 시동 초기에 고전압 부품 내 커패시터의 전압을 서서히 상승할 수 있게 하는 차량용 고전압 배터리 시스템의 전원 공급 안정화 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 차량의 시동 오프 후 승온시스템의 발열저항을 이용하여 고전압 부품 내 커패시터를 방전시킴으로써 시스템 안전성을 확보하는 차량용 고전압 배터리 시스템의 전원 공급 안정화 장치를 제공하는데도 목적이 있다.
이에 본 발명에서는, 파워 릴레이 어셈블리를 통해 고전압 배터리에 연결되는 발열저항부; 상기 고전압 배터리와 파워 릴레이 어셈블리 사이의 회로에서 분기되어 상기 발열저항부와 파워 릴레이 어셈블리 사이의 회로에 연결되는 제1분기회로; 상기 제1분기회로에 설치되고, 시동 초기에 전압 상승을 지연시켜 급격한 전류 흐름을 방지하는 프리차지 발열저항; 상기 파워 릴레이 어셈블리의 내부 회로에서 분기된 제2분기회로에 설치되고, 상기 파워 릴레이 어셈블리의 내부 회로에 연결된 커패시터를 갖는 고전압 부품; 상기 파워 릴레이 어셈블리에 연결되어 파워 릴레이 어셈블리를 구성하는 각 릴레이의 작동을 제어하는 제어유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 고전압 배터리 시스템의 전원 공급 안정화 장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 파워 릴레이 어셈블리는, 고전압 배터리의 양극 단자에 연결되고, 배터리의 전원 공급을 단속하는 제1메인 릴레이; 상기 고전압 배터리의 음극 단자에 연결되고, 배터리의 전원 공급을 단속하는 제2메인 릴레이; 상기 제1메인 릴레이와 발열저항부 사이에 연결되고, 시동 초기에 작동하여 급격한 전류 흐름을 방지하는 프리차지 릴레이; 상기 제2메인 릴레이와 발열저항부 사이에 연결되고, 시동 오프 후 작동하여 고전압 부품 내 커패시터의 방전을 유도하는 승온 릴레이;로 구성된다.
바람직하게, 상기 파워 릴레이 어셈블리는 제2메인 릴레이와 승온 릴레이 사이에 과전류의 흐름을 차단하는 승온 퓨즈가 설치된다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 발열저항부는 서로 직렬로 연결된 복수의 발열저항으로 구성된다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 제어유닛은 시동 초기에 파워 릴레이 어셈블리를 구성하는 릴레이 중 프리차지 릴레이와 제2메인 릴레이만 작동시켜 고전압 부품 내 커패시터의 프리차징을 수행시킨다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 제어유닛은 고전압 부품 내 커패시터의 프리차징 완료 후 파워 릴레이 어셈블리를 구성하는 릴레이 중 제1메인 릴레이와 제2메인 릴레이만 작동시켜 저항요소를 제거하고 고전압 부품에 전원을 공급되게 한다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 제어유닛은 시동 오프 후 파워 릴레이 어셈블리를 구성하는 릴레이 중 프리차지 릴레이와 승온 릴레이만 작동시켜 고전압 부품 내 커패시터의 잔여 전원을 발열저항부를 통해 소모시킨다.
본 발명에 따른 차량용 고전압 배터리 시스템의 전원 공급 안정화 장치는 종래 대비 다음과 같은 이점이 있다.
1. 기존의 프리차지용 고용량 저항 대신 승온시스템의 발열저항을 프리차지용 저항으로 이용할 수 있어 별도의 프리차지용 저항이 필요 없으며, 시스템에 문제 발생시 과전류에 의한 저항 소손을 방지할 수 있다.
2. 별도의 프리차지용 저항이 불필요함으로 기존의 프리차지용 고용량 저항을 삭제함에 의해 원가절감이 가능하다.
3. 시동 오프 후 고전압 부품 내 커패시터에 남아있는 잔여 전원을 승온시스템의 발열저항을 통해 빠르게 방전시킬 수 있어 시스템 안전성을 확보할 수 있다.
도 1은 종래의 친환경 차량용 고전압 배터리 시스템을 일례로 나타낸 회로도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 고전압 배터리 시스템의 전원 공급 안정화 장치를 나타낸 회로도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전원 공급 안정화 장치의 프리차징 시 전류 흐름을 나타낸 회로도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전원 공급 안정화 장치의 프리차징 완료 후 전류 흐름을 나타낸 회로도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전원 공급 안정화 장치의 시동 오프 후 고전압 부품 내 커패시터의 잔여 전원 소모를 위한 제어 과정을 나타낸 순서도
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전원 공급 안정화 장치의 시동 오프 후 고전압 부품 내 커패시터의 잔여 전원을 소모시키기 위한 전류 흐름을 나타낸 회로도
이하, 본 발명을 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다.
본 발명에서는 차량 초기 시동시 기존의 고전압 배터리 시스템에서 사용된 프리차지용 고용량 저항 대신 고전압 배터리의 승온을 위해 차량에 장착되는 승온시스템을 이용한다.
즉, 본 발명에서는 승온시스템을 구성하는 발열저항을 프리차지용 저항으로 이용하여서 차량 시동 초기에 고전압 부품 내 커패시터의 전압을 안정적으로 서서히 상승시킬 수 있도록 한다.
또한 본 발명에서는 시동 오프 후에도 승온시스템의 발열저항을 통해 고전압 부품 내 커패시터의 잔류 전원을 소모시켜 상기 커패시터를 방전시킴으로써 시스템 안전성을 확보할 수 있도록 한다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 고전압 배터리 시스템의 전원 공급 안정화 장치는 시동 초기에 고전압 배터리의 안정적인 전원 공급을 위하여, 고전압 배터리(10)에 파워 릴레이 어셈블리(20)를 통해 연결되는 발열저항부(30)를 포함하여 구성된다.
상기 발열저항부(30)는 고전압 배터리(10)의 승온을 위해 차량에 장착되는 승온시스템의 발열저항들로 구성된다.
보통 고전압 배터리용 승온시스템은 고전압 배터리를 구성하는 각각의 배터리 모듈에 배치되는 승온히터를 포함하여 구성되며, 각 승온히터는 PTC 저항과 같은 발열저항들로 구성된다.
상기 발열저항부(30)는 서로 직렬로 연결된 복수의 발열저항(31)으로 구성될 수 있으며, 도 3에 보이듯이 발열저항(31)들은 고전압 배터리(10)를 구성하는 각각의 배터리 모듈(11)을 둘러싸는 형태로 배치되어서 승온히터의 히팅 기능을 수행할 수 있게 된다.
또한 도 2에 보이듯이, 발열저항부(30)는 별도의 제1분기회로(40)를 통해 고전압 배터리(10)와 연결될 수 있다.
상기 제1분기회로(40)는 고전압 배터리(10)와 파워 릴레이 어셈블리(20) 사이의 회로에서 분기되어 발열저항부(30)와 파워 릴레이 어셈블리(20) 사이의 회로에 연결되게 구성되며, 이러한 제1분기회로(40)에는 프리차지 발열저항(41)이 설치된다.
상기 프리차지 발열저항(41)은 시동 초기에 전압 상승을 지연시켜 급격한 전류 흐름을 방지하기 위한 것으로, 발열저항부(30)를 구성하는 저항(31)들과 마찬가지로 PTC 저항과 같은 발열저항이 적용된다.
이러한 프리차지 발열저항(41)은 배터리용 승온시스템을 구성하는 발열저항 중의 하나 또는 둘 이상이 채택되어 사용된다.
따라서 프리차지 발열저항(41)은 고전압 배터리 시스템의 프리차지용 저항의 역할을 수행하는 동시에, 발열저항부(30)와 더불어 배터리 승온을 위한 승온히터의 히팅 기능을 수행할 수 있다.
도 3에 보이듯이, 상기 프리차지 발열저항(41)은 발열저항부(30)의 저항(31)들과 더불어 고전압 배터리의 배터리 모듈(11)을 둘러싸게 배치되어서 배터리 승온용 히터로서 히팅 기능을 수행할 수 있다.
도 2 및 도 3의 실시예에서 보듯이, 프리차지 발열저항(41)은 시동 초기 프리차징 시간을 단축하기 위해 하나의 저항으로 구성될 수 있으나 이에 의해 한정되는 것은 아니며, 복수의 저항으로도 구성 가능하다.
즉, 프리차지 발열저항(41)은 하나 또는 복수의 발열저항으로 구성되어서 시동 초기의 프리차징 시 시스템의 급격한 전류 흐름을 방지하게 된다.
한편, 고전압 배터리(10)의 전원을 이용하여 구동되는 고전압 부품(51)은 별도의 제2분기회로(50)를 통해 고전압 배터리(10)와 연결되게 구성된다.
상기 제2분기회로(50)는 파워 릴레이 어셈블리(20)의 내부 회로에서 분기된 형태로 형성되며, 구체적으로는 파워 릴레이 어셈블리(20)를 구성하는 제1 및 제2메인 릴레이(21,22)의 출력단에 연결된 회로 상에서 분기되어 메인 릴레이(21,22)를 통해 단속된 전류가 흐를 수 있도록 형성된다.
상기 고전압 부품(51)은 그 내부에 구비된 커패시터(51a)가 상기 제2분기회로(50) 상에 설치되어 메인 릴레이(21,22)를 통해 단속된 배터리 전원을 공급받을 수 있게 된다.
도 2의 실시예에서는 메인 릴레이(21,22)를 통해 단속된 배터리 전원을 공급받고 발열저항부(30)와 병렬로 연결된 고전압 부품(51)으로 인버터만 도시되었으나 이에 의해 한정되는 것은 아니며, LDC(Low Voltage DC-DC Converter) 및 FATC(Full Automatic Temperature Control) 등 고전압 배터리 시스템에 구성되는 여러 고전압 부품들이 발열저항부(30)와 병렬로 연결되게 구성될 수 있다.
이때 인버터, LDC, FATC 등의 고전압 부품은 파워 릴레이 어셈블리(20)를 구성하는 릴레이들 사이에 형성되는 회로(파워 릴레이 어셈블리의 내부 회로)에서 분기되어 발열저항부(30)와 병렬로 연결되는 분기회로 상에 설치될 수 있다.
상기 파워 릴레이 어셈블리(20)는 고전압 배터리(10)와 시스템의 각종 부품 사이에 전류 흐름을 단속 가능한 것으로, 고전압 배터리(10)의 양극 단자에 전기적으로 연결된 제1메인 릴레이(21), 상기 고전압 배터리(10)의 음극 단자에 전기적으로 연결된 제2메인 릴레이(22), 상기 제1메인 릴레이(21)와 발열저항부(30) 사이에 연결 설치된 프리차지 릴레이(23), 상기 제2메인 릴레이(22)와 발열저항부(30) 사이에 연결 설치된 승온 릴레이(24), 및 상기 제2메인 릴레이(22)와 승온 릴레이(24) 사이에 연결 설치된 승온 퓨즈(25)로 구성된다.
상기 제1 및 제2메인 릴레이(21,22)는 고전압 배터리(10)의 전원 공급을 단속하는 것으로, 제1메인 릴레이(21)와 고전압 배터리(10) 사이의 회로에 제1분기회로(40)의 일측단이 연결된다.
상기 프리차지 릴레이(23)는 시동 초기에 작동하여 시스템의 급격한 전류 흐름을 방지하기 위한 것으로, 시동 초기 프리차징 시 고전압 배터리(10)에서 출력되는 전류가 프리차지 발열저항(41)을 통과하여 고전압 부품(51)에 인가되게 유도하여서 시동 초기 고전압 부품에 안정적인 전원 공급을 가능하게 한다.
상기 승온 릴레이(24)는 시동 오프 후 강제로 작동되어 고전압 부품(51) 내 커패시터(51a)에 남아있는 잔여 전원을 소모시켜 커패시터(51a)의 방전을 유도하는 기능을 한다.
차량의 시동 오프 후 승온 릴레이(24)와 프리차지 릴레이(23)가 강제 작동되어 발열저항부(30)와 고전압 부품(51)의 커패시터(51a)가 직렬로 연결되어서 커패시터(51a)에 남아있는 잔여 전원을 소모시킬 수 있게 된다.
그리고 상기 승온 퓨즈(25)는 제2메인 릴레이(22)와 승온 릴레이(24) 사이의 회로에 과전류의 흐름을 차단하는 역할을 한다.
이러한 파워 릴레이 어셈블리(20)에는 상기 각 릴레이(21,22,23,24)들의 동작을 제어하는 제어유닛(60)이 전기적으로 연결 구성된다.
도 3을 참조하면, 상기 제어유닛(60)은 차량 시동 초기에 파워 릴레이 어셈블리(20)를 구성하는 릴레이(21~24) 중 프리차지 릴레이(23)와 제2메인 릴레이(22)만 작동시켜 고전압 부품(51) 내 커패시터(51a)의 프리차징을 수행 가능하게 한다.
프리차지 릴레이(23)와 제2메인 릴레이(22)를 작동시키고 제1메인 릴레이(21)와 승온 릴레이(24)를 미작동시키는 경우, 도 3에 보이듯 고전압 배터리(10)에서 출력되어 프리차지 발열저항(41), 프리차지 릴레이(23), 고전압 부품(51), 제2메인 릴레이(22)를 흐르는 전류 흐름이 형성되어 상기 고전압 부품(51)의 프리차징이 이루어지게 된다.
도 4를 참조하면, 상기 제어유닛(60)은 고전압 부품(51) 내 커패시터(51a)의 프리차징이 완료된 후에 파워 릴레이 어셈블리(20)를 구성하는 릴레이(21~24) 중 제1메인 릴레이(21)와 제2메인 릴레이(22)만 작동시켜 저항요소를 제거하고 고전압 부품(51)에 전원을 공급되게 한다.
제1 및 제2메인 릴레이(21,22)를 작동시키고 프리차지 릴레이(23)와 승온 릴레이(24)를 미작동시키는 경우, 도 4에 보이듯 고전압 배터리(10)에서 출력되어 제1메인 릴레이(21), 고전압 부품(51), 제2메인 릴레이(22)를 흐르는 전류 흐름이 형성되어 고전압 부품(51)에 저항요소를 제거한 전원 공급이 가능하게 된다.
또한, 도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 제어유닛(60)은 시동 오프 후에 파워 릴레이 어셈블리(20)를 구성하는 릴레이(21~24) 중 프리차지 릴레이(23)와 승온 릴레이(24)만 강제로 작동시켜, 고전압 부품(51) 내 커패시터(51a)의 잔여 전원을 발열저항부(30)를 통해 소모시킨다.
이때, 제어유닛(60)은 시동 오프 이후 차량 내 구동모터의 제어를 위한 엠씨유(MCU)(미도시)의 제어 실패를 확인 및 인지한 뒤에 승온 릴레이(24) 및 프리차지 릴레이(23)를 작동시킨다.
시동 오프 이후 프리차지 릴레이(23)와 승온 릴레이(24)를 작동시키고 제1 및 제2메인 릴레이(21,22)를 미작동시키는 경우, 도 6에 보이듯 발열저항부(30), 프리차지 릴레이(23), 고전압 부품(51), 승온 릴레이(24)로 구성된 회로가 형성되어 고전압 부품(51) 내 커패시터(51a)의 잔여 전원이 발열저항부(30)를 통해 소모되게 된다.
이때, 상기 발열저항부(30)는 고전압 부품(51)의 커패시터(51a)와 직렬로 연결되어서 방전용 저항의 역할을 하게 된다.
제어유닛(60)은 커패시터(51a)의 전압이 일정 전압 이하로 낮아질 때까지 프리차지 릴레이23v와 승온 릴레이(24)를 강제로 작동시켜 고전압 부품(51) 내 커패시터(51a)의 잔여 전원을 소모시켜 커패시터(51a)를 방전시킨다.
제어유닛(60)은 시동 오프 후 발열저항부(30)의 전원 소모에 의해 고전압 부품(51) 내 커패시터(51a)의 전압이 일정 전압 이하로 낮아짐을 인지하면 프리차지 릴레이(23)와 승온 릴레이(24)의 작동을 중단시킨다.
이와 같이 본 발명에서는 기존의 프리차징용 고용량 저항을 대신하여 차량 내 승온히터로서 장착된 발열저항을 프리차지용 저항으로 사용하기 때문에 기존의 프리차징용 고용량 저항이 필요 없어지게 되고, 그에 따른 원가절감의 이득을 얻을 수 있게 된다.
기존의 프리차징용 고용량 저항의 경우 과전류가 흐르면 소손되는 단점이 있으나, 본 발명에서 이용하는 PTC 저항은 열이 올라가면 갈수록 저항 성분이 커지기 때문에 과전류가 흐르게 되어도 발열이 증가할 뿐 소자 자체는 소손되지 않는 장점이 있다.
따라서 다른 고전압 부품의 이상에도 부품이 손상되지 않는 강건한 시스템 설계에 기여할 수 있으며, 각 릴레이의 작동을 기존과 동일하게 변경 없이 제어할 수 있는 장점이 있다.
또한 차량의 시동 오프 후에 발열저항부를 통해 고전압 부품 내 커패시터에 남아있는 전원을 빠르게 소모시켜 제거함으로써 시스템 안전성을 확보할 수 있게 된다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
10 : 고전압 배터리
20 : 파워 릴레이 어셈블리
21 : 제1메인 릴레이
22 : 제2메인 릴레이
23 : 프리차지 릴레이
24 : 승온 릴레이
25 : 승온 퓨즈
30 : 발열저항부
40 : 제1분기회로
41 : 프리차지 발열저항
50 : 제2분기회로
51 : 고전압 부품
51a : 고전압 부품의 커패시터
60 : 제어유닛

Claims (7)

  1. 파워 릴레이 어셈블리를 통해 고전압 배터리에 연결되는 발열저항부;
    상기 고전압 배터리와 파워 릴레이 어셈블리 사이의 회로에서 분기되어 상기 발열저항부와 파워 릴레이 어셈블리 사이의 회로에 연결되는 제1분기회로;
    상기 제1분기회로에 설치되고, 시동 초기에 전압 상승을 지연시켜 급격한 전류 흐름을 방지하는 프리차지 발열저항;
    상기 파워 릴레이 어셈블리를 구성하는 제1 및 제2 메인릴레이의 출력단에 연결된 회로 상에 분기된 제2분기회로에 설치되면서 그 내부에는 커패시터를 구비한 고전압 부품;
    상기 파워 릴레이 어셈블리에 연결되어 파워 릴레이 어셈블리를 구성하는 각 릴레이의 작동을 제어하는 제어유닛;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 고전압 배터리 시스템의 전원 공급 안정화 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 파워 릴레이 어셈블리는,
    고전압 배터리의 양극 단자에 연결되고, 배터리의 전원 공급을 단속하는 제1메인 릴레이;
    상기 고전압 배터리의 음극 단자에 연결되고, 배터리의 전원 공급을 단속하는 제2메인 릴레이;
    상기 제1메인 릴레이와 발열저항부 사이에 연결되고, 시동 초기에 작동하여 급격한 전류 흐름을 방지하는 프리차지 릴레이;
    상기 제2메인 릴레이와 발열저항부 사이에 연결되고, 시동 오프 후 작동하여 고전압 부품 내 커패시터의 방전을 유도하는 승온 릴레이;
    로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 고전압 배터리 시스템의 전원 공급 안정화 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 파워 릴레이 어셈블리는 제2메인 릴레이와 승온 릴레이 사이에 과전류의 흐름을 차단하는 승온 퓨즈가 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 고전압 배터리 시스템의 전원 공급 안정화 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 발열저항부는 서로 직렬로 연결된 복수의 발열저항으로 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 고전압 배터리 시스템의 전원 공급 안정화 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어유닛은 시동 초기에 파워 릴레이 어셈블리를 구성하는 릴레이 중 프리차지 릴레이와 제2메인 릴레이만 작동시켜 고전압 부품 내 커패시터의 프리차징을 수행시키는 것을 특징으로 하는 차량용 고전압 배터리 시스템의 전원 공급 안정화 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어유닛은 고전압 부품 내 커패시터의 프리차징 완료 후 파워 릴레이 어셈블리를 구성하는 릴레이 중 제1메인 릴레이와 제2메인 릴레이만 작동시켜 저항요소를 제거하고 고전압 부품에 전원을 공급되게 하는 것을 특징으로 하는 차량용 고전압 배터리 시스템의 전원 공급 안정화 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어유닛은 시동 오프 후 파워 릴레이 어셈블리를 구성하는 릴레이 중 프리차지 릴레이와 승온 릴레이만 작동시켜 고전압 부품 내 커패시터의 잔여 전원을 발열저항부를 통해 소모시키는 것을 특징으로 하는 차량용 고전압 배터리 시스템의 전원 공급 안정화 장치.
KR1020140030012A 2014-03-14 2014-03-14 차량용 고전압 배터리 시스템의 전원 공급 안정화 장치 KR101551068B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140030012A KR101551068B1 (ko) 2014-03-14 2014-03-14 차량용 고전압 배터리 시스템의 전원 공급 안정화 장치
US14/535,146 US9738164B2 (en) 2014-03-14 2014-11-06 Stable power supply device for high voltage battery system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140030012A KR101551068B1 (ko) 2014-03-14 2014-03-14 차량용 고전압 배터리 시스템의 전원 공급 안정화 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101551068B1 true KR101551068B1 (ko) 2015-09-07

Family

ID=54068075

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140030012A KR101551068B1 (ko) 2014-03-14 2014-03-14 차량용 고전압 배터리 시스템의 전원 공급 안정화 장치

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9738164B2 (ko)
KR (1) KR101551068B1 (ko)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180048068A (ko) * 2016-11-02 2018-05-10 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
KR20190066376A (ko) * 2017-12-05 2019-06-13 한국단자공업 주식회사 스마트 pra 프리차징 시스템
CN111347935A (zh) * 2018-12-21 2020-06-30 比亚迪股份有限公司 一种车辆及其动力电池加热装置与方法
KR20200099382A (ko) 2019-02-14 2020-08-24 주식회사 에코파워팩 차량용 전원 안정화 장치 및 그를 이용한 전원 공급 시스템
KR20210110484A (ko) 2020-02-29 2021-09-08 주식회사 툴엔텍 차량 배터리 안정 작동용 안정기
US11258291B2 (en) 2018-02-14 2022-02-22 Lg Energy Solution, Ltd. Power supply circuit for energy transfer between battery and smoothing capacitor, battery management system and battery pack
CN114258496A (zh) * 2020-07-20 2022-03-29 株式会社Lg新能源 电池设备、电池管理系统及用于校正测量电压的方法
KR20230115527A (ko) 2022-01-27 2023-08-03 주식회사 에코파워팩 차량 배터리 보조 장치
KR20230115534A (ko) 2022-01-27 2023-08-03 주식회사 에코파워팩 차량 배터리 보조 장치
KR20230115533A (ko) 2022-01-27 2023-08-03 주식회사 에코파워팩 차량 배터리 보조 장치
KR20230115531A (ko) 2022-01-27 2023-08-03 주식회사 에코파워팩 차량 배터리 보조 장치
KR20240039464A (ko) 2022-09-19 2024-03-26 주식회사 에어위드 차량용 전원 안정화 장치

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105633506B (zh) * 2016-03-04 2018-08-17 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池加热系统
KR20180037733A (ko) 2016-10-05 2018-04-13 삼성전자주식회사 배터리 온도 제어 방법, 배터리 관리 장치 및 시스템
CN106505677B (zh) * 2016-11-25 2019-05-28 广州汽车集团股份有限公司 一种电动汽车充电插座保护装置及其控制方法
CN108964569B (zh) * 2018-06-27 2020-12-22 上海汽车集团股份有限公司 电动汽车预充电状态的控制方法
JP7326905B2 (ja) * 2019-06-17 2023-08-16 株式会社デンソー 制御装置
DE102021133998B3 (de) * 2021-12-21 2023-01-26 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Schaltungsanordnung für ein wenigstens teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug
CN114421429B (zh) * 2022-01-20 2024-03-01 青岛海信日立空调系统有限公司 变频器保护装置、变频器及空调器

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030029654A1 (en) 2001-08-10 2003-02-13 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Power supply apparatus and electric vehicle using the same
JP2009240097A (ja) 2008-03-27 2009-10-15 Mitsubishi Motors Corp プリチャージ回路装置、電源回路装置、電気装置

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3330049B2 (ja) * 1997-03-07 2002-09-30 本田技研工業株式会社 電気自動車の制御装置
KR100337820B1 (ko) 1997-03-29 2002-07-18 류정열 전기자동차의 시동/난방회로
US6753651B1 (en) * 2002-05-01 2004-06-22 The Bodine Company, Inc. Emergency ballast with battery heater
US6943327B2 (en) * 2004-02-04 2005-09-13 Lear Corporation Method for the progressive control of heating elements
US7258169B2 (en) * 2004-03-23 2007-08-21 Halliburton Energy Services, Inc. Methods of heating energy storage devices that power downhole tools
JP2007099141A (ja) 2005-10-06 2007-04-19 Nissan Motor Co Ltd ハイブリッド車両のエンジン始動制御装置
DE102005055075A1 (de) * 2005-11-18 2007-05-24 Bayerische Motoren Werke Ag Kraftfahrzeug mit einer Kondensatoreinrichtung zur Speicherung elektrischer Energie
JP4379441B2 (ja) 2006-07-18 2009-12-09 トヨタ自動車株式会社 電源システムおよびそれを備えた車両、蓄電装置の昇温制御方法、ならびに蓄電装置の昇温制御をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体
WO2008079062A1 (en) * 2006-12-22 2008-07-03 Volvo Technology Corporation Method and arrangement for discharging an energy storage system for electrical energy
JP4697180B2 (ja) * 2007-04-25 2011-06-08 トヨタ自動車株式会社 電源制御装置、電源装置の制御方法、および電源装置の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体
US20090000778A1 (en) * 2007-06-26 2009-01-01 Lear Corporation Control scheme for an occupant environment conditioning system of a vehicle
DE102007047713A1 (de) * 2007-10-05 2009-04-09 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Entladung des Hochspannungsnetzes
DE102008010978A1 (de) * 2008-02-25 2009-08-27 Robert Bosch Gmbh Entladeschaltung für Hochspannungsnetze
KR20100026603A (ko) 2008-09-01 2010-03-10 주식회사 현대오토넷 차량용 액정표시장치의 온도 제어 시스템 및 이의 온도 제어 방법
DE102008061585B4 (de) * 2008-12-11 2019-02-21 Conti Temic Microelectronic Gmbh Fahrzeug mit Versorgungseinrichtung eines Elektromotors und Verfahren zur Stromversorgung des Elektromotors
JP4811503B2 (ja) 2009-07-08 2011-11-09 トヨタ自動車株式会社 二次電池の昇温制御装置およびそれを備える車両、ならびに二次電池の昇温制御方法
US8305047B2 (en) * 2009-09-24 2012-11-06 Grenergy Opto, Inc. Safety capacitor discharging method and apparatus for AC-to-DC converters
EP2355229A1 (de) * 2010-02-08 2011-08-10 Fortu Intellectual Property AG Hochstrombatteriesystem und Verfahren zur Steuerung eines Hochstrombatteriesystems
JP5627264B2 (ja) * 2010-03-27 2014-11-19 三洋電機株式会社 車両用の電源装置及びこの電源装置を搭載する車両
CN201966300U (zh) * 2010-07-30 2011-09-07 比亚迪股份有限公司 一种电池的加热电路
US8497031B2 (en) * 2010-08-10 2013-07-30 GM Global Technology Operations LLC Combined heating and pre-charging function and hardware for propulsion batteries
WO2012081330A1 (ja) * 2010-12-14 2012-06-21 本田技研工業株式会社 車両
KR20120136825A (ko) 2011-06-10 2012-12-20 현대자동차주식회사 고전압을 이용하는 차량을 위한 잔류 전압 방전 장치
JP5623994B2 (ja) * 2011-07-29 2014-11-12 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
US9434261B2 (en) * 2011-10-17 2016-09-06 Robert Bosch Gmbh Welded contactor checking systems and methods
US20130193920A1 (en) * 2012-01-26 2013-08-01 Lear Corporation Apparatus and method of dual use resistor for battery disconnect
CN103419653B (zh) * 2012-05-22 2016-04-27 比亚迪股份有限公司 电动汽车、电动汽车的动力系统及电池加热方法
JP5724959B2 (ja) * 2012-07-09 2015-05-27 トヨタ自動車株式会社 蓄電システム
JP5686145B2 (ja) * 2013-01-29 2015-03-18 トヨタ自動車株式会社 電気自動車用の電力変換装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030029654A1 (en) 2001-08-10 2003-02-13 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Power supply apparatus and electric vehicle using the same
JP2009240097A (ja) 2008-03-27 2009-10-15 Mitsubishi Motors Corp プリチャージ回路装置、電源回路装置、電気装置

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180048068A (ko) * 2016-11-02 2018-05-10 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
KR102311510B1 (ko) 2016-11-02 2021-10-08 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
KR20190066376A (ko) * 2017-12-05 2019-06-13 한국단자공업 주식회사 스마트 pra 프리차징 시스템
KR102045404B1 (ko) 2017-12-05 2019-11-15 한국단자공업 주식회사 스마트 pra 프리차징 시스템
US11258291B2 (en) 2018-02-14 2022-02-22 Lg Energy Solution, Ltd. Power supply circuit for energy transfer between battery and smoothing capacitor, battery management system and battery pack
CN111347935B (zh) * 2018-12-21 2021-10-22 比亚迪股份有限公司 一种车辆及其动力电池加热装置与方法
CN111347935A (zh) * 2018-12-21 2020-06-30 比亚迪股份有限公司 一种车辆及其动力电池加热装置与方法
KR20200099382A (ko) 2019-02-14 2020-08-24 주식회사 에코파워팩 차량용 전원 안정화 장치 및 그를 이용한 전원 공급 시스템
KR20210110484A (ko) 2020-02-29 2021-09-08 주식회사 툴엔텍 차량 배터리 안정 작동용 안정기
CN114258496A (zh) * 2020-07-20 2022-03-29 株式会社Lg新能源 电池设备、电池管理系统及用于校正测量电压的方法
CN114258496B (zh) * 2020-07-20 2024-04-05 株式会社Lg新能源 电池设备、电池管理系统及用于校正测量电压的方法
KR20230115527A (ko) 2022-01-27 2023-08-03 주식회사 에코파워팩 차량 배터리 보조 장치
KR20230115534A (ko) 2022-01-27 2023-08-03 주식회사 에코파워팩 차량 배터리 보조 장치
KR20230115533A (ko) 2022-01-27 2023-08-03 주식회사 에코파워팩 차량 배터리 보조 장치
KR20230115531A (ko) 2022-01-27 2023-08-03 주식회사 에코파워팩 차량 배터리 보조 장치
KR20240039464A (ko) 2022-09-19 2024-03-26 주식회사 에어위드 차량용 전원 안정화 장치

Also Published As

Publication number Publication date
US9738164B2 (en) 2017-08-22
US20150258901A1 (en) 2015-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101551068B1 (ko) 차량용 고전압 배터리 시스템의 전원 공급 안정화 장치
JP6417892B2 (ja) コンタクタ故障判定方法およびコンタクタ故障判定装置
KR101755210B1 (ko) 예열 기능을 갖는 전기 액추에이터
KR101971324B1 (ko) 배터리 시스템
JP2017104000A (ja) ジャンプスタートのための車両電源制御方法及びシステム
US20130002209A1 (en) Method and apparatus for discharging an energy store in a high-voltage power supply system
JP6598542B2 (ja) 電源装置および電源装置の制御方法
US20160298589A1 (en) System and method for improved starting of combustion engine
CN109866620B (zh) 用于电动车辆的电源控制设备
KR101956995B1 (ko) 차량용 obc의 충전 제어방법 및 시스템
US20130302652A1 (en) Method for Operating a Battery System, Battery System and Motor Vehicle
JP2015196447A (ja) 車両用電源システム
JP2014075297A (ja) 蓄電システム
US11673485B2 (en) Method for controlling an electrical system of an electrically drivable motor vehicle having a plurality of batteries, and electrical system of an electrically drivable motor vehicle having a plurality of batteries
JP2016193632A (ja) 車両用電源装置
JP2009280096A (ja) 車両用電源装置
JP2016193631A (ja) 車両用電源装置
KR102532337B1 (ko) 모터 구동용 인버터의 직류 링크 커패시터 방전 시스템 및 방법
JP6969505B2 (ja) 車載用の電源制御装置および車載用電源システム
KR20130080943A (ko) 대용량인버터의 입력부방전회로
JP2020177840A (ja) 二次電池の昇温方法
KR20200042136A (ko) 자동차 배터리 비상 충전 장치 및 방법
JP2016163526A (ja) 電力制御装置
KR101856298B1 (ko) 친환경 차량의 전원 제어 시스템 및 방법
JP5104780B2 (ja) 車両用電源システム

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180829

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190827

Year of fee payment: 5