KR102066413B1 - 배터리 안전 제어 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 배터리 안전 제어 시스템은, 양극 단자 및 음극 단자를 갖는 배터리 팩; 상기 양극 단자 및 상기 음극 단자에 접속하여 상기 배터리 팩으로부터 전력의 공급을 받는 인버터 회로; 상기 양극 단자 및 상기 인버터 회로의 일단 사이에 접점이 삽입된 제1 메인 릴레이; 상기 음극 단자 및 상기 인버터 회로의 타단 사이에 접점이 삽입된 제2 메인 릴레이; 상기 제1 메인 릴레이의 접점에 대해 병렬로 마련되고, 저항과 접점의 직렬 회로로 이루어지는 프리차지 릴레이; 상기 배터리 팩의 충전 상태를 측정하는 배터리 제어기; 상기 배터리 제어기에 연결되며, 상기 양극 단자 및 상기 제1 메인 릴레이의 접점 사이에 연결되거나, 상기 음극 단자 및 상기 제2 메인 릴레이의 접점 사이에 연결되어 상기 배터리 제어기의 제어에 의하여 동작되는 무접점 스위치를 포함한다.

Description

배터리 안전 제어 시스템 및 그 제어 방법{SAFETY CONTROL SYSTEM OF BATTERY}
본 발명은 배터리 안전 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리 팩과 제1 메인 릴레이 혹은 제2 메인 릴레이 사이에 무접점 스위치를 직렬로 추가하여 차량 제어기 또는 배터리 제어기의 비정상적인 작동으로 인한 제1, 제2 메인 릴레이의 작동 중 발생되는 과도 전류로 인한 제1, 제2 메인 릴레이의 융착을 방지하고, 배터리 팩의 충전 상태에 따라 배터리 팩의 출력 전류량을 조절하고, 이러한 회로 구조에 과충전, 열노출 등 배터리 팩의 비정상적인 상태로 인해 배터리 팩에 팽창이 발생되고, 그 팽창 정도가 설정값에 도달하는 경우에 작동되는 배터리 RAD(Runaway Arresting Device) 스위치의 작동부에 무접점 스위치를 추가 적용하여 배터리 팩 및 인버터 회로 사이의 회로 전류를 차단하는 배터리 안전 제어 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 넓은 의미의 하이브리드 차량은 서로 다른 두 종류 이상의 동력원을 효율적으로 조합하여 차량을 구동시키는 것을 의미하나, 대부분의 경우는 연료(가솔린 등 화석 연료)를 연소시켜 회전력을 얻는 엔진과 배터리 전력으로 회전력을 얻는 전기 모터에 의해 구동하는 차량을 의미하며, 이를 통상 하이브리드 전기 차량(Hybrid Electric Vehicle, HEV)이라 부르고 있다. 하이브리드 전기 차량(HEV)은 배터리와 전기 모터를 사용하여 움직이는 전기 자동차(Electric Vehicle, EV)에서 파생된 것이다.
이러한 하이브리드 차량은 엔진뿐만 아니라 전기 모터를 보조 동력원으로 채택하여 연비 향상 및 배기 가스 저감을 도모할 수 있는 미래형 차량으로서, 연비를 개선하고 환경 친화적인 제품을 개발해야 한다는 시대적 요청에 부응하여 더욱 활발한 연구가 진행되고 있다.
하이브리드 차량은 엔진과 전기 모터를 동력원으로 하여 다양한 구조를 형성할 수 있는데, 엔진의 기계적 에너지와 배터리의 전기 에너지를 동시에 사용할 수 있어 에너지를 효율적으로 사용할 수 있다는 장점 때문에 승용차 등에 널리 채택되고 있다.
한국 특허 등록 10-0559398은 전력 반도체 제어를 통해서 전류를 제어하고, 일반 릴레이를 사용하여 파워 디스커넥팅 유닛의 제작 가격을 낮추고 수명을 길게 할 수 있는 하이브리드 차량용 동력 연결 제어 장치에 관한 것으로, 하이브리드 차량의 고전압 전원부와 인버터 사이에서 전기를 단속하여 주는 제1 메인 릴레이와 제2 메인 릴레이를 갖는 파워 디스커넥팅 유닛; 파워 디스커넥팅 유닛 내에서 인버터쪽의 캐패시터가 초기에 충전되어져 있지 않을 때 충전하는 기능을 하는 프리차지 릴레이와 저항을 제거하고 그 위치에 회로 구성되는 전력 반도체; 전력 반도체의 제어를 통해 고전압 전원부와 인버터 사이의 전류량을 단속적으로 조절하는 제어부를 포함하여 구성한다.
하이브리드 차량은 2차 전지 등의 직류 전원으로부터의 전력에 의해 전기 모터를 구동하는 구성을 갖는다. 그 경우, 직류 전원으로부터의 전력으로 전기 모터를 직접 구동하는 구성인 것은 드물고, 직류 전원으로부터의 전력을 인버터에 공급하고, 이 인버터에 의해 전기 모터에 공급되어야 할 교류 전력 또는 직류 전력을 생성하도록 한다. 인버터를 사용함에 의해, 그 인버터에서의 스위칭 제어에 의해, 전기 모터의 회전수나 출력 토크의 제어를 행할 수 있다. 하이브리드 차량의 경우, 직류 전원으로서는, 예를 들면 리튬 이온 2차 전지의 배터리 팩이 사용되고, 배터리 팩으로서의 단자 사이 전압은, 예를 들면 288V이다.
하이브리드 차량으로서의 용도의 경우, 예를 들면 170V 이상의 전압이며 게다가 대전류를 흘릴 수 있는 직류 전원을 사용하기 때문에, 보안, 전기적 안전 등을 위해, 이 직류 전원의 정측 및 부측 각각의 전원 라인에 릴레이 접점을 삽입하고, 직류 전원을 사용하지 않을 때에는, 인버터 등의 부하 회로측에서 직류 전원을 완전히 분리하도록 한다. 또한, 전기 모터 구동 등의 용도에서는, 부하의 변동이 현저하며 그에 수반하여 인버터 등의 부하 회로에의 입력 전압이 크게 변동하기 때문에, 그것을 경감하기 위해 부하 회로의 입력측에 있어서, 전원 라인의 정부간에, 평활용의 대용량 캐패시터가 마련되어 있다.
제1, 제2 메인 릴레이의 접점이 모두 도통된 상태로 한 때의 캐패시터에 큰 돌입(突入) 전류가 흐르고, 이들 메인 릴레이의 접점이 융착, 즉, 고착할 우려가 있다. 그와 같은 융착이 발생한다면 그 릴레이 접점은 다시는 차단 상태로는 천이하지 않게 되어, 릴레이로서의 기능을 잃어버리게 된다. 이 경우 인버터의 부하회로 측에서 전원을 완전하게 분리하지 못하는 문제가 발생되고 이로 인해 감전 등에 의한 인체상해 및 배터리의 과반응에 의한 화재사고가 발생될 우려가 있다. 물론, 부하 회로 자체의 전기적 특성에 의해서는, 특히 캐패시터를 마련하지 않는 경우라도, 릴레이의 접점을 융착시키는 큰 돌입 전류가 흐르는 일이 있다.
그래서 프리차지 저항과 프리차지 릴레이가 직렬로 연결되어 구성되는 과전류 방지 회로부가 제1 메인 릴레이와 병렬로 연결되는 회로를 마련하고, 릴레이의 접점의 융착을 방지할 수 있도록 한다. 즉, 차단 상태로부터 부하 회로에 전력을 공급하는 경우에는, 우선 부측의 제2 메인 릴레이를 온 상태로 하고, 다음에, 프리차지 릴레이를 온 상태로 한다. 그 결과, 캐패시터에 충전 전류는 프리차지 저항을 통하여 흐르게 되고, 캐패시터는 서서히 충전된다. 그 후, 정측의 제1 메인 릴레이를 온 상태로 하고, 그것에 뒤이어서 프리차지 릴레이를 오프 상태로 함에 의해, 큰 돌입 전류의 발생 없이 제1, 제2 메인 릴레이를 통하여 배터리 팩으로부터 부하 회로에 전력이 공급되게 된다.
상술한 바와 같이, 캐패시터는 부하의 급격한 전력 변동시 대응을 위해 배터리 팩과 부하 회로 사이에서 적절히 충방전되면서 완충 역할을 하는 구성이다.
그러나, 프리차지 릴레이를 마련하였다고 하여도, 하이브리드 차량제어기, 모터인버터제어기, 배터리제어기 등의 비정상적인 제어동작이나 메인릴레이의 접점 노화 등으로 인하여 여전히 릴레이 접점의 융착이 일어날 가능성이 남아 있다.
한국 특허 등록 [10-0559398]
본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 배터리 팩과 제1 메인 릴레이 혹은 제2 메인 릴레이 사이에 무접점 스위치를 직렬로 추가하여 차량제어기 또는 배터리제어기의 비정상적인 작동으로 인한 제1, 제2 메인 릴레이의 작동 중 발생되는 과도전류로 인한 제1, 제2 메인 릴레이의 융착을 방지하고, 배터리 팩의 충전 상태에 따라 배터리 팩의 출력 전류량을 조절하고, 이러한 회로 구조에 과충전, 열노출 등 배터리 팩의 비정상적인 상태로 인해 배터리 팩에 팽창이 발생되고, 그 팽창 정도가 설정값에 도달하는 경우에 작동되는 배터리 RAD(Runaway Arresting Device) 스위치의 작동부에 무접점스위치를 추가 적용하여 배터리 팩 및 인버터 회로 사이의 회로 전류를 차단하는 배터리 안전 제어 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 이루고 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 안전 제어 시스템은, 양극 단자 및 음극 단자를 갖는 배터리 팩; 상기 배터리 팩의 양극 단자 또는 음극 단자와 각각 연결된 릴레이부; 상기 배터리 팩의 상태를 측정하는 배터리 제어기; 상기 릴레이부와 직렬로 연결되어 상기 배터리 제어기의 제어에 의하여 동작되는 무접점 스위치로 구성되는 릴레이 보호부;를 포함한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 안전 제어 시스템은 상기 배터리 팩에 부착되어 상기 배터리 팩에서 설정값 이상의 변위가 발생하면 작동되고, 상기 배터리 제어기에 연결되며, 상기 무접점 스위치의 제어용 단자를 통해 상기 무접점 스위치와 연동하는 RAD 스위치;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 배터리 안전 제어 시스템의 일실시예에 따른 배터리 안전 제어 시스템에서 상기 배터리 팩의 충전 상태가 로우(Low) 상태인 경우, 상기 배터리 제어기는 상기 무접점 스위치의 동작을 제어하여 상기 배터리 팩에서 부하에 공급되는 전류량을 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 안전 제어 시스템에서 상기 배터리 팩의 충전 상태가 과충전 상태인 경우 혹은 상기 배터리 팩에서 설정값 이상의 변위가 발생한 경우, 상기 RAD 스위치가 작동되고, 상기 RAD 스위치와 연동되는 상기 무접점 스위치 또한 작동되어 상기 배터리 팩 및 부하 사이의 회로 전류를 차단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 안전 제어 시스템에서 상기 무접점 스위치는 IGBT 및 FET를 포함하는 전자 제어 소자로 구현되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 안전 제어 방법은 상기 배터리 팩의 충전 상태가 로우(Low)상태인 경우, 상기 배터리 제어기가 상기 무접점 스위치의 동작을 제어하는 단계; 상기 무접점 스위치가 작동되어 상기 배터리 팩에서 부하로 공급되는 전류량이 조절되는 단계;를 포함한다.
또한, 본 발명의 배터리 안전 제어 시스템의 일실시예에 따른 배터리 안전 제어 방법은 상기 배터리 팩의 충전 상태가 과충전 상태인 경우 혹은 상기 배터리 팩에서 설정값 이상의 변위가 발생한 경우, 상기 RAD 스위치가 작동되는 단계; 상기 RAD 스위치와 연동되어 상기 무접점 스위치가 작동되는 단계; 상기 무접점 스위치가 작동되어 상기 배터리 팩 및 부하 사이의 회로 전류가 차단되는 단계;를 포함한다.
또한, 본 발명의 배터리 안전 제어 시스템의 일실시예에 따른 배터리 안전 제어 방법은 상기 배터리 제어기가 온(ON) 되는 단계; 상기 배터리 제어기에 의해 추정된 상기 배터리 팩의 상태가 정상인 경우 상기 릴레이부가 온(ON) 되는 단계; 상기 릴레이 보호부의 상기 무접점 스위치가 온(ON) 되는 단계;를 포함한다.
또한, 본 발명의 배터리 안전 제어 시스템의 일실시예에 따른 배터리 안전 제어 방법은 상기 배터리 팩 및 부하 사이 전류를 차단하고자 할 때, 제어기가 오프되는 단계; 상기 릴레이 보호부의 상기 무접점 스위치가 오프(OFF)되는 단계; 상기 릴레이부가 오프(OFF)되는 단계;를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 배터리 안전 제어 시스템 및 그 제어 방법에 따르면, 배터리 팩과 제1 메인 릴레이 혹은 제2 메인 릴레이 사이에 무접점 스위치를 직렬로 추가하여 차량제어기 또는 배터리제어기의 비정상적인 작동으로 인한 제1, 제2 메인 릴레이의 작동 중 발생되는 과도전류로 인한 제1, 제2 메인 릴레이의 융착을 방지하고, 배터리 팩의 충전 상태에 따라 배터리 팩의 출력 전류량을 조절하고, 이러한 회로 구조에 배터리 팩의 비정상적인 상태로 인해 배터리 팩에 팽창이 발생되고, 그 팽창 정도가 설정값에 도달하는 경우에 작동되는 배터리 RAD 스위치를 추가 적용하여 배터리 팩 및 인버터 회로 사이의 회로 전류를 안전하게 차단할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 안전 제어 시스템의 구성을 도시한 블록도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 안전 제어 시스템의 구성을 도시한 회로도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 안전 제어 시스템의 흐름을 도시한 순서도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 안전 제어 시스템의 흐름을 도시한 순서도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 안전 제어 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 배터리 안전 제어 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 배터리 팩(110), 무접점 스위치(170), 제1 메인 릴레이(120), 제2 메인 릴레이(130), 프리차지 릴레이(140), 인버터 회로(150), 배터리 제어기(160), RAD 스위치(180) 등을 포함할 수 있다.
상기 배터리 제어기(160)는 차량의 시동 명령을 받아 동작하고 상기 배터리 팩(110)의 충전 상태를 측정한다.
상기 RAD 스위치(180)는 상기 배터리 팩(110)에 부착되어 상기 배터리 팩(110)에서 설정값 이상의 변위가 발생하면 작동된다. 상기 RAD 스위치(180)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 배터리 제어기(160)에 연결되며, 상기 무접점 스위치(170)의 제어용 단자를 통해 상기 무접점 스위치(170)와 연동할 수 있다.
상기 RAD 스위치(180)는 상기 배터리 팩(110)의 비정상적인 상태, 예를 들어, 과충전, 단락, 역접속, 및 열노출 등으로 인해 상기 배터리 팩(110)에 팽창이 발생되고, 그 팽창 정도가 설정값에 도달하는 경우에 작동된다. 즉, 상기 RAD 스위치(180)는 상기 배터리 팩(110)의 물리적인 변위를 감지하고 온 상태에서 오프 상태로 전환된다. 상기 RAD 스위치(180)는 본 출원인이 이전에 출원한 내용이므로 자세한 설명은 생략하도록 한다.
상기 RAD 스위치(180)의 오프 상태로의 전환은 인출선을 통해 상기 무접점 스위치(170)의 제어용 단자에 전달된다. 이에, 상기 무접점 스위치(170) 역시 상기 RAD 스위치(180)와 마찬가지로 온 상태에서 오프 상태로 전환된다. 상기 무접점 스위치(170)가 오프되면 무순간 단전된다. 상기 배터리 팩(110)에 과부하(과전류)가 걸리는 경우에는 상기 무접점 스위치(170)로 무순간 단전 상태로 바꾸어 상기 제1 메인 릴레이(120)나 상기 제2 메인 릴레이(130)의 손상을 방지한다.
요컨대, 상기 배터리 팩(110)에서 설정값 이상의 변위가 발생한 경우, 상기 RAD 스위치(180)가 작동되고, 상기 RAD 스위치(180)와 연동되는 상기 무접점 스위치(170) 또한 작동되어 상기 배터리 팩(110) 및 상기 인버터 회로(150) 사이의 회로 전류를 차단할 수 있다.
이렇게 하여, 상기 제1 메인 릴레이(120), 상기 제2 메인 릴레이(130), 및 상기 프리차지 릴레이(140)가 이상 전류 등에 인한 비정상적인 상태에서 융착되는 것을 방지함은 물론 상기 배터리 팩(110)의 누설 전류를 차단할 수 있다.
상기 무접점 스위치(170)는 전자 릴레이와 같이 접점에 의하여 회로를 개폐하는 것이 아니고, 반도체 소자로서 회로를 개폐하는 릴레이이다. 상기 무접점 스위치(170)는 IGBT(insulated-gate bipolar transistor) 및 FET를 포함하는 전자 제어 소자로 구현될 수 있다.
상기 IGBT는 낮은 포화 전압을 가지고 아주 높은 입력 저항을 갖는다. 이에, 상기 IGBT는 고전압 스위칭에 응용될 수 있다. 상기 IGBT는 기생 트랜지스터를 생성하고, 고유의 기생 저항을 갖게 된다. 이러한 기생 성분들은 정상 동작 동안은 영향이 없다. 그러나 어떤 조건에서 최대 컬렉터 전류를 초과하게 되면, 기생 트랜지스터가 온으로 전환될 수 있다. 만일 기생 트랜지스터가 온으로 전환되면 래치 업 조건을 발생할 수 있는 기생 사이리스터를 형성한다. 래치 업에서는, 상기 IGBT가 온 상태를 유지할 것이다.
또한, 상기 배터리 안전 제어 시스템은 상기 RAD 스위치(180)를 제외하고 상기 무접점 스위치(170)만 부가하여 구성할 수 있다. 이에, 상기 배터리 팩(110)은 자신의 현재 충전 상태를 판단하여 상기 인버터 회로(150)로의 출력 전류를 제한할 수 있다.
요컨대, 상기 배터리 팩(110)의 충전 상태가 로우 상태인 경우, 상기 배터리 제어기(160)는 상기 무접점 스위치(170)의 동작을 제어하여 상기 배터리 팩(110)에서 상기 인버터 회로(150)에 공급되는 전류량을 제어할 수 있다. 이렇게 하여, 상기 인버터 회로(150)가 상기 배터리 팩(110)으로부터 과도하게 전류를 끄집어내는 것을 막을 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 안전 제어 시스템의 구성을 도시한 회로도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 배터리 안전 제어 시스템은 상기 배터리 팩(110)과 상기 인버터 회로(150) 사이에 있는 기존 상기 제1 메인 릴레이(120), 상기 제2 메인 릴레이(130), 상기 프리차지 릴레이(140)가 포함되어 구성되는 릴레이부의 회로 구조에 상기 무접점 스위치(170)로 구성되는 릴레이 보호부를 추가하여 상기 제1 메인 릴레이(120), 상기 제2 메인 릴레이(130), 및 상기 프리차지 릴레이(140)가 이상 전류 등에 인한 비정상적인 상태에서 융착되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 여기에 상기 RAD 스위치(180)를 더 부가하여 상기 배터리 팩(110)의 현재 충전 상태에 따라 상기 인버터 회로(150)로의 출력 전류를 제한하는 능동적 제어 시스템으로 구현할 수 있다. 기존의 배터리 팩은 차량 시스템에 대하여 수동적인 역할로 인해 배터리 과사용 등을 조절하지 못하였다.
상기 인버터 회로(150)는 상기 배터리 팩(110)의 양극 단자 및 음극 단자에 접속하여 상기 배터리 팩(110)으로부터 전력의 공급을 받는다. 상기 제1 메인 릴레이(120)는 상기 양극 단자 및 상기 인버터 회로(150)의 일단 사이에 접점이 삽입된다. 상기 제2 메인 릴레이(130)는 상기 음극 단자 및 상기 인버터 회로(150)의 타단 사이에 접점이 삽입된다. 상기 프리차지 릴레이(140)는 상기 제1 메인 릴레이(120)의 접점에 대해 병렬로 마련되고, 저항(190)과 접점의 직렬 회로로 이루어진다.
상기 무접점 스위치(170)는 상기 배터리 제어기(160)에 연결되며, 상기 양극 단자 및 상기 제1 메인 릴레이(120)의 접점 사이에 연결되거나, 상기 음극 단자 및 상기 제2 메인 릴레이(130)의 접점 사이에 연결되어 상기 배터리 제어기(160)의 제어에 의하여 동작된다. 도 4에는 상기 무접점 스위치(170) 하나가 상기 양극 단자 및 상기 제1 메인 릴레이(120)의 접점 사이에 연결되고 다른 하나의 상기 무접점 스위치(170)가 상기 음극 단자 및 상기 제2 메인 릴레이(130)의 접점 사이에 연결되는 것으로 도시되어 있으나, 상기 무접점 스위치(170)는 상기 양극 단자 및 상기 제1 메인 릴레이(120)의 접점 사이에만 연결될 수도 있다.
상기 RAD 스위치(180)는 상기 배터리 팩(110)에 부착되어 상기 배터리 팩(110)에서 설정값 이상의 변위가 발생하면 작동되고, 상기 배터리 제어기(160)에 연결되며, 상기 무접점 스위치(170)의 제어용 단자를 통해 상기 무접점 스위치(170)와 연동한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 안전 제어 시스템의 흐름을 도시한 순서도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 안전 제어 시스템의 흐름을 도시한 순서도이다.
도 3은 기존의 회로 구조에 상기 무접점 스위치(170)만 부가하여 상기 배터리 안전 제어 시스템을 구성하는 경우에 대한 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 배터리 안전 제어 시스템은 상기 배터리 제어기(160)에서 측정된 상기 배터리 팩(110)의 충전 상태가 로우 상태인 경우, 상기 배터리 제어기(160)가 상기 무접점 스위치(170)의 동작을 제어하는 단계(511), 상기 무접점 스위치(170)가 작동되어 상기 배터리 팩(110)에서 상기 인버터 회로(150)로 공급되는 전류량이 조절되는 단계(512)로 이루어질 수 있다.
도 4는 기존의 회로 구조에 상기 무접점 스위치(170)뿐만 아니라 상기 RAD 스위치(180)까지 부가하여 상기 배터리 안전 제어 시스템을 구성하는 경우에 대한 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 배터리 안전 제어 시스템은 상기 배터리 팩(110)의 충전 상태가 과충전 상태인 경우 또는 상기 배터리 팩(110)이 부풀어 오르는 등 상기 배터리 팩(110)에서 설정값 이상의 변위가 발생한 경우, 상기 RAD 스위치(180)가 작동되는 단계(S513), 상기 RAD 스위치(180)와 연동되어 상기 무접점 스위치(170)가 작동되는 단계(S514), 상기 무접점 스위치(170)가 작동되어 상기 배터리 팩(110) 및 상기 인버터 회로(150) 사이의 회로 전류가 차단되는 단계(S515)로 이루어질 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 배터리 안전 제어 시스템 및 그 방법에 따르면, 배터리 팩과 제1 메인 릴레이 혹은 제2 메인 릴레이 사이에 무접점 스위치를 직렬로 추가하여 배터리 팩의 충전 상태에 따라 배터리 팩의 출력 전류량을 조절하고, 이러한 회로 구조에 배터리 팩의 비정상적인 상태로 인해 배터리 팩에 팽창이 발생되고, 그 팽창 정도가 설정값에 도달하는 경우에 작동되는 RAD 스위치를 추가 적용하여 배터리 팩 및 인버터 회로 사이의 회로 전류를 차단할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
110: 배터리 팩
120: 제1 메인 릴레이
130: 제2 메인 릴레이
140: 프리차지 릴레이
150: 인버터 회로
160: 배터리 제어기
170: 무접점 스위치
180: RAD 스위치

Claims (9)

  1. 양극 단자 및 음극 단자를 갖는 배터리 팩;
    상기 배터리 팩의 양극 단자 또는 음극 단자와 연결된 릴레이부;
    상기 배터리 팩의 상태를 측정하는 배터리 제어기; 및
    상기 릴레이부와 직렬로 연결되어 상기 배터리 제어기의 제어에 의하여 동작되는 무접점 스위치를 포함하는 릴레이 보호부;
    를 포함하며,
    상기 배터리 팩의 충전 상태에 따라 상기 배터리 제어기는 상기 무접점 스위치의 동작을 제어하여 상기 배터리 팩의 출력 전류량을 조절하거나, 상기 배터리 팩의 비정상적인 상태로 인해 배터리 팩에 팽창이 발생되었을 때, 상기 배터리 제어기는 상기 무접점 스위치의 동작을 제어하여 상기 배터리 팩에서 부하로 공급되는 전류를 차단하는 것을 특징으로 하는 배터리 안전 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 안전 제어 시스템은
    상기 배터리 팩에 부착되어 상기 배터리 팩에서 설정값 이상의 변위가 발생하면 작동되고, 상기 배터리 제어기에 연결되며, 상기 무접점 스위치의 제어용 단자를 통해 상기 무접점 스위치와 연동하는 RAD 스위치;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 안전 제어 시스템.
  3. 삭제
  4. 제2항에 있어서,
    상기 배터리 팩의 충전 상태가 과충전 상태인 경우 혹은 상기 배터리 팩에서 설정값 이상의 변위가 발생한 경우, 상기 RAD 스위치가 작동되고, 상기 RAD 스위치와 연동되는 상기 무접점 스위치 또한 작동되어 상기 배터리 팩 및 부하 사이의 회로 전류를 차단하는 것을 특징으로 하는 배터리 안전 제어 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 무접점 스위치는 IGBT 및 FET를 포함하는 전자 제어 소자로 구현되는 것을 특징으로 하는 배터리 안전 제어 시스템.
  6. 제 1항, 제 2항, 제 4항 및 제 5항 중 어느 한 항의 배터리 안전 제어시스템에 의한 배터리 안전 제어 방법에 있어서,
    상기 배터리 팩의 충전 상태가 로우(Low)상태인 경우, 상기 배터리 제어기가 상기 무접점 스위치의 동작을 제어하는 단계; 및
    상기 무접점 스위치가 작동되어 상기 배터리 팩에서 부하로 공급되는 전류량이 조절되는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 안전 제어 방법.
  7. 양극 단자 및 음극 단자를 갖는 배터리 팩; 상기 배터리 팩의 양극 단자 또는 음극 단자와 연결된 릴레이부; 상기 배터리 팩의 상태를 측정하는 배터리 제어기; 및 상기 릴레이부와 직렬로 연결되어 상기 배터리 제어기의 제어에 의하여 동작되는 무접점 스위치를 포함하는 릴레이 보호부;를 포함하는 배터리 안전 제어 시스템에 의한 배터리 안전 제어 방법에 있어서,
    상기 배터리 팩의 충전 상태가 과충전 상태인 경우 혹은 상기 배터리 팩에서 설정값 이상의 변위가 발생한 경우, 상기 RAD 스위치가 작동되는 단계;
    상기 RAD 스위치와 연동되어 상기 무접점 스위치가 작동되는 단계; 및
    상기 무접점 스위치가 작동되어 상기 배터리 팩 및 부하 사이의 회로 전류가 차단되는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 안전 제어 방법.
  8. 제 1항, 제 2항, 제 4항 및 제 5항 중 어느 한 항의 배터리 안전 제어시스템에 의한 배터리 안전 제어 방법에 있어서,
    상기 배터리 제어기가 온(ON) 되는 단계;
    상기 배터리 제어기에 의해 추정된 상기 배터리 팩의 상태가 정상인 경우 상기 릴레이부가 온(ON) 되는 단계; 및
    상기 릴레이 보호부의 상기 무접점 스위치가 온(ON) 되는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 안전 제어 방법.
  9. 제 1항, 제 2항, 제 4항 및 제 5항 중 어느 한 항의 배터리 안전 제어시스템에 의한 배터리 안전 제어 방법에 있어서,
    상기 배터리 팩 및 부하 사이 전류를 차단하고자 할 때,
    상기 릴레이 보호부의 상기 무접점 스위치가 오프(OFF)되는 단계; 및
    상기 릴레이부가 오프(OFF)되는 단계;
    상기 배터리 제어기가 오프되는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 안전 제어 방법.
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