KR102218431B1 - Apparatus for preventing overvoltage of battery system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 본 발명은 배터리 시스템 과전압 방지 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배터리 셀의 전압을 패시브 소자의 입력전원으로 사용하여 과전압을 감지하고, 과충전 시 배터리에 공급되는 전원을 차단하는 BMS와 독립적으로 작동하는 배터리 시스템 과전압 방지 장치를 제공한다.The present invention relates to an apparatus for preventing overvoltage in a battery system, and more particularly, to detect an overvoltage by using the voltage of a battery cell as an input power source of a passive element, and to cut off the power supplied to the battery when overcharging. Provides an overvoltage protection device for the battery system that operates as.

Description

배터리 시스템 과전압 방지 장치 {APPARATUS FOR PREVENTING OVERVOLTAGE OF BATTERY SYSTEM}Battery system overvoltage protection device {APPARATUS FOR PREVENTING OVERVOLTAGE OF BATTERY SYSTEM}

본 발명은 배터리 시스템 과전압 방지 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a battery system overvoltage protection device.

기존 전기 구동용 자동차의 배터리 과충전 감지 및 차단하는 RAD(Runaway Arrest Device)는 배터리가 과충전시 배터리 셀이 부풀어 오르는 스웰링(swelling) 현상을 이용하여 과충전 여부를 감지한다. 구성상 배터리 셀의 측면에 스위치를 구비하여 배터리 셀 측면의 스웰링 변위량에 의해 물리적으로 스위치가 눌려짐으로서 과충전 여부를 감지하도록 구성된다. 이러한 RAD는 스위치를 배터리 전원을 제어하는 릴레이 제어선에 직렬 접속시켜 배터리 과충전시 배터리로 공급되는 전원을 차단하거나, 배터리 결속 상태를 감지하는 HVIL(High Voltage Interlock Loop)를 통해 배터리관리장치(BMS: Battery Management System)로 이상 현상을 통보함으로써 배터리 전원 공급을 차단하도록 구성될 수 있다.RAD (Runaway Arrest Device), which detects and blocks battery overcharge in existing electric vehicles, detects whether the battery is overcharged using a swelling phenomenon in which the battery cells swell when the battery is overcharged. In the configuration, the switch is provided on the side of the battery cell, and the switch is physically pressed by the amount of swelling displacement on the side of the battery cell to detect whether the battery is overcharged. This RAD connects the switch to the relay control line that controls the battery power in series to cut off the power supplied to the battery when the battery is overcharged, or through a high voltage interlock loop (HVIL) that detects the state of battery binding. Battery Management System) can be configured to cut off the battery power supply by notifying the abnormality.

그러나 RAD는 배터리 과충전시 발생하는 스웰링 현상에 의존하므로, 배터리 셀 스웰링 현상 자체가 배터리 자체 특성에 따라 나타나는 현상이 불규칙한 점을 감안해 보았을 때에, 과충전 여부를 정확하게 감지하기 어려울 수 있다. 또한, 배터리 셀의 측면에 위치하는 스위치와 배터리 셀 간의 간격을 일정하게 구성해야 하는 어려움, 외부 충격 등에 의해 오동작 가능성, 배터리 셀 측면의 스웰링을 감지하기 위해서 배터리 셀 측면에 스위치가 장착될 공간이 필요한 점 등 여러 사정이 고려되어야 하는 문제점이 존재한다.However, since RAD depends on the swelling phenomenon that occurs when the battery is overcharged, it may be difficult to accurately detect whether the battery is overcharged, considering that the phenomenon that the battery cell swelling phenomenon itself appears according to the characteristics of the battery itself is irregular. In addition, it is difficult to uniformly configure the distance between the switch located on the side of the battery cell and the battery cell, the possibility of malfunction due to external shock, etc. There are problems that need to be considered in various circumstances such as necessity.

그리고 기존 전기 구동용 자동차의 배터리 과충전 감지 및 차단하는 CID(Current Interrrupt Device)는 배터리가 과충전시 배터리 셀의 스웰링 현상을 이용하여 배터리 셀이 본래의 위치에서 이탈되도록 배터리 셀의 텝(tab)부를 끊는 구성을 가진다.In addition, the CID (Current Interrrupt Device), which detects and blocks overcharge of the battery of an existing electric vehicle, uses the swelling phenomenon of the battery cell when the battery is overcharged, so that the battery cell is separated from its original position. It has a breaking configuration.

그러나 CID는 배터리 과충전시에 발생되는 배터리 셀 스웰링 현상에 민감하게 동작하기 위해서 기구적으로 weak point를 고의로 만들어야 하기 때문에, 기계적 신뢰성이 저하되는 단점과, 앞서 RAD와 같이 배터리 셀의 스웰링 현상을 감지하기 위해서 배터리 셀 측면에 장치가 장착될 공간이 필요하다는 단점이 존재한다.However, CID has to deliberately create a weak point in order to operate sensitively to the battery cell swelling phenomenon that occurs when the battery is overcharged, so the mechanical reliability is deteriorated, and the swelling phenomenon of the battery cell, like the RAD, is prevented. There is a disadvantage in that a space in which the device is mounted on the side of the battery cell is required for detection.

미국공개특허 [2011-0298463]에서는 배터리 상태 감시 회로 및 배터리 장치가 개시되어 있다.US Patent Publication [2011-0298463] discloses a battery condition monitoring circuit and a battery device.

미국공개특허 [2011-0298463]US published patent [2011-0298463]

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 배터리 시스템 과전압 방지 장치에 있어서, 전기적인 변화로 과충전을 감지하고, 패시브 소자를 이용하여 과충전 시 배터리에 공급되는 전원을 차단할 수 있는 배터리 시스템 과전압 방지 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention was conceived to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to detect overcharge due to electrical changes and supply to the battery during overcharge by using a passive element in a battery system overvoltage prevention apparatus. An object of the present invention is to provide a battery system overvoltage protection device capable of cutting off the power supply.

상기의 목적을 이루고 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 배터리 시스템 과전압 방지 장치는, 복수 개의 배터리 셀들을 포함한 배터리 팩에서, 배터리관리장치와 별도로 적어도 하나의 배터리 셀의 전압을 감지하여, 일정전압 이상 감지되면 동작하는 전압 감지부 및 상기 전압 감지부의 동작에 의해 내부 스위치를 온 또는 오프 시켜, 상기 배터리 팩과 외부 시스템을 연결해주는 메인 릴레이를 직접 차단시키는 전원 차단부를 포함한다.In order to achieve the above object and solve the problems of the prior art, the battery system overvoltage prevention apparatus according to the present invention, in a battery pack including a plurality of battery cells, detects the voltage of at least one battery cell separately from the battery management device. , A voltage sensing unit that operates when a predetermined voltage is detected, and a power cut-off unit for directly shutting off a main relay connecting the battery pack and an external system by turning on or off an internal switch by an operation of the voltage sensing unit.

더 나아가, 상기 배터리 시스템 과전압 방지 장치는 적어도 하나의 배터리 셀의 양단에 연결되며, 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 전압을 분배하는 입력전압 분배부를 더 포함하며, 상기 전압 감지부는 상기 입력전압 분배부와 연결되며, 상기 입력전압 분배부를 통해 입력된 전압이 일정전압 이상 감지되면 상기 배터리 팩의 과전압으로 판단하여 동작한다.Furthermore, the battery system overvoltage prevention device further includes an input voltage divider connected to both ends of at least one battery cell and distributing a voltage of the at least one battery cell, wherein the voltage detector comprises the input voltage divider and It is connected, and when a voltage input through the input voltage divider detects a predetermined voltage or higher, it is determined as an overvoltage of the battery pack and operates.

더 나아가, 상기 입력전압 분배부는 직렬로 연결되는 복수 개의 저항을 포함 한다.Furthermore, the input voltage divider includes a plurality of resistors connected in series.

더 나아가, 상기 전압 감지부는 션트 레귤레이터로 구성되며, 상기 션트 레귤레이터의 레퍼런스는 상기 입력전압 분배부의 저항과 저항 사이에 연결되고, 상기 션트 레귤레이터의 캐소드는 상기 전원 차단부의 일측과 연결되며, 상기 션트 레귤레이터의 애노드는 상기 입력전압 분배부와 연결된 상기 배터리 셀의 음극과 연결되고, 상기 입력전압 분배부를 이용하여 분배된 입력전압이 일정전압 이상으로 입력되면 상기 션트 레귤레이터의 캐소드와 애노드가 통전되는 것을 특징으로 한다.Further, the voltage sensing unit is composed of a shunt regulator, the reference of the shunt regulator is connected between the resistance and the resistance of the input voltage divider, the cathode of the shunt regulator is connected to one side of the power cutoff unit, and the shunt regulator The anode of is connected to the negative electrode of the battery cell connected to the input voltage divider, and when the input voltage distributed using the input voltage divider is input above a certain voltage, the cathode and the anode of the shunt regulator are energized. do.

더 나아가, 상기 전원 차단부는 코일부와 스위치부를 포함하는 내부 스위치를 포함하며, 상기 코일부의 일측은 상기 배터리 셀의 양극과 연결되고 상기 코일부의 타측은 상기 션트 레귤레이터의 캐소드와 연결되며, 상기 스위치부의 일측은 메인 릴레이의 코일측 선로와 연결되고 상기 스위치부의 타측은 그라운드 공통선과 연결되는 것을 특징으로 한다.Further, the power cut-off part includes an internal switch including a coil part and a switch part, and one side of the coil part is connected to a positive electrode of the battery cell, and the other side of the coil part is connected to a cathode of the shunt regulator, and the One side of the switch unit is connected to a coil-side line of the main relay, and the other side of the switch unit is connected to a ground common line.

더 나아가, 상기 전원 차단부는 상기 전압 감지부의 동작에 의해 상기 코일부에 전원이 인가되면 상기 스위치부가 동작되며, 별도의 제어가 있기 전까지 동작 상태를 그대로 유지시키는 비복귀 회로로 구성되는 것을 특징으로 한다.Further, the power cut-off unit is characterized in that when power is applied to the coil unit by the operation of the voltage sensing unit, the switch unit is operated, and the non-return circuit is configured to maintain the operating state as it is until there is a separate control. .

더 나아가, 상기 전원 차단부의 내부 스위치는 래칭 릴레이로 구성되는 것을 특징으로 한다.Furthermore, the internal switch of the power cut-off unit is characterized in that it is composed of a latching relay.

더 나아가, 상기 전원 차단부는 상기 전원 차단부의 코일부 사이에 병렬로 연결된 저항을 포함하는 것을 특징으로 한다.Further, the power cut-off part may include a resistor connected in parallel between the coil parts of the power cut-off part.

더 나아가, 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 양단 또는 상기 션트 레귤레이터의 애노드와 상기 션트 레귤레이터의 레퍼런스에 연결되는 안전부를 더 포함 한다.Furthermore, it further includes a safety unit connected to both ends of the at least one battery cell or an anode of the shunt regulator and a reference of the shunt regulator.

더 나아가, 상기 안전부는 커패시터, TVS 다이오드 중 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 한다.Furthermore, the safety unit is characterized in that at least one selected from a capacitor and a TVS diode.

더 나아가, 상기 배터리 시스템 과전압 방지 장치는 상기 배터리관리장치의 제어기와 독립적으로 작동할 수 있다.Furthermore, the battery system overvoltage prevention device may operate independently of the controller of the battery management device.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템 과전압 방지 장치에 의하면, 배터리 팩의 충전 중에 과충전이 발생되면 배터리 팩에 공급되는 전원을 차단함에 따라, 발화 또는 폭발을 방지하는 효과가 있다.According to the battery system overvoltage prevention apparatus according to an embodiment of the present invention, when overcharging occurs during charging of the battery pack, power supplied to the battery pack is cut off, thereby preventing ignition or explosion.

또한, 배터리관리장치의 제어를 받는 릴레이 코일측 선로와 연결된 전원 차단부에 의해 배터리 팩의 과충전 시 배터리 관리장치의 제어를 받는 릴레이 코일측 전원이 차단됨에 따라, 배터리관리장치의 제어와 무관하게 배터리 팩에 공급되는 전원을 차단함에 따라, 발화 또는 폭발을 방지하는 효과가 있다.In addition, when the battery pack is overcharged by the power cut-off unit connected to the relay coil-side line under the control of the battery management device, the relay coil-side power under the control of the battery management device is cut off, regardless of the control of the battery management device. By cutting off the power supplied to the pack, there is an effect of preventing ignition or explosion.

또, 입력전압 분배부에 의해 분배된 전압을 전압감지부의 입력전압으로 사용함에 따라, 전압감지부를 다양하게 구성할 수 있는 효과가 있다.In addition, as the voltage distributed by the input voltage divider is used as the input voltage of the voltage sensing unit, there is an effect that the voltage sensing unit can be configured in various ways.

또한, 션트 레귤레이터로 구성된 전압감지부를 사용함에 따라, 전압감지부의 온도에 따른 동작편차를 최소화 하여 동작정밀도를 높이는 효과가 있다.In addition, by using a voltage sensing unit composed of a shunt regulator, there is an effect of increasing operation precision by minimizing an operation deviation according to the temperature of the voltage sensing unit.

또, 과충전 감지회로와 배터리 팩에 공급되는 전원회로를 별도로 구성함에 따라, 평상시 전압감지부에 의해 소비되는 전력을 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, since the overcharge detection circuit and the power circuit supplied to the battery pack are separately configured, there is an effect of minimizing the power consumed by the voltage detection unit in normal times.

또한, 전원 차단부를 비복귀 회로로 구성함에 따라, 과충전 발생 후 별도의 제어가 있기 전까지 배터리 팩에 공급되는 전원을 차단하여 안전성을 높이는 효과가 있다.In addition, by configuring the power cut-off unit as a non-return circuit, there is an effect of increasing safety by cutting off power supplied to the battery pack until there is a separate control after overcharging occurs.

또, 래칭 릴레이로 구성된 전원 차단부를 사용함에 따라, 자기유지회로의 별도구성이 필요치 않아 크기, 비용과 무게를 줄이는 효과가 있다.In addition, as a power cut-off unit composed of a latching relay is used, a separate configuration of a self-holding circuit is not required, thereby reducing size, cost and weight.

또한, 전원 차단부의 코일과 병렬로 연결된 저항에 의하여 코일 동작 시 발생되는 노이즈를 줄여 전압감지부가 영향받지 않도록 함에 따라, 전압감지부의 정밀도를 높이는 효과가 있다.In addition, by reducing the noise generated during coil operation by a resistance connected in parallel with the coil of the power cut-off unit, the voltage sensing unit is not affected, thereby increasing the precision of the voltage sensing unit.

아울러, 안전부의 구성에 따라, 오차율을 감소시키고, 순간적인 전압상승에 의해 다른 소자에 미치는 영향을 최소화 하여 안정성을 높이고 동작 신뢰성을 높이는 효과가 있다.In addition, according to the configuration of the safety unit, there is an effect of reducing the error rate and minimizing the effect on other devices by an instantaneous voltage increase to increase stability and increase operational reliability.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템 과전압 방지 장치의 개념도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템 과전압 방지 장치의 전원 차단부의 연결을 보여주는 예시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템 과전압 방지 장치의 회로도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템 과전압 방지 장치에 있어서, 과충전 상태가 아닌 경우를 보여주는 회로도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템 과전압 방지 장치에 있어서, 과충전 상태를 보여주는 회로도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 안전부를 포함한 배터리 시스템 과전압 방지 장치를 보여주는 회로도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템 과전압 방지 장치를 구현한 예를 보여주는 회로도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 안전부를 포함한 배터리 시스템 과전압 방지 장치를 구현한 예를 보여주는 회로도.
1 is a conceptual diagram of a battery system overvoltage prevention device according to an embodiment of the present invention.
2 is an exemplary view showing a connection of a power cut-off part of an apparatus for preventing overvoltage in a battery system according to an embodiment of the present invention.
3 is a circuit diagram of a battery system overvoltage prevention device according to an embodiment of the present invention.
4 is a circuit diagram illustrating a case in which the battery system overvoltage prevention apparatus according to an embodiment of the present invention is not in an overcharge state.
5 is a circuit diagram showing an overcharge state in the battery system overvoltage prevention apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 is a circuit diagram showing a battery system overvoltage prevention device including a safety unit according to an embodiment of the present invention.
7 is a circuit diagram showing an example of implementing the battery system overvoltage prevention apparatus according to an embodiment of the present invention.
8 is a circuit diagram showing an example implementation of a battery system overvoltage prevention device including a safety unit according to an embodiment of the present invention.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. It should be noted that the same elements in the drawings are indicated by the same reference numerals wherever possible. In addition, detailed descriptions of known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템 과전압 방지 장치의 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템 과전압 방지 장치의 전원 차단부의 연결을 보여주는 예시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템 과전압 방지 장치의 회로도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템 과전압 방지 장치에 있어서, 과충전 상태가 아닌 경우를 보여주는 회로도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템 과전압 방지 장치에 있어서, 과충전 상태를 보여주는 회로도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 안전부를 포함한 배터리 시스템 과전압 방지 장치를 보여주는 회로도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템 과전압 방지 장치를 구현한 예를 보여주는 회로도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 안전부를 포함한 배터리 시스템 과전압 방지 장치를 구현한 예를 보여주는 회로도이다.1 is a conceptual diagram of a battery system overvoltage prevention apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exemplary view showing a connection of a power cut-off part of a battery system overvoltage prevention apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. A circuit diagram of an apparatus for preventing overvoltage in a battery system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a circuit diagram illustrating a case in which the apparatus for preventing overvoltage in a battery system according to an embodiment of the present invention is not in an overcharge state, and FIG. In the battery system overvoltage prevention apparatus according to an embodiment of the present invention, a circuit diagram showing an overcharge state, FIG. 6 is a circuit diagram showing a battery system overvoltage prevention apparatus including a safety unit according to an embodiment of the present invention, and FIG. A circuit diagram showing an example of implementing an apparatus for preventing overvoltage of a battery system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a circuit diagram showing an example of implementing an apparatus for preventing overvoltage of a battery system including a safety unit according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템 과전압 방지 장치(1000)는 입력전압 분배부(100), 전압 감지부(200), 전원 차단부(300)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1, the battery system overvoltage prevention apparatus 1000 according to an embodiment of the present invention includes an input voltage distribution unit 100, a voltage detection unit 200, and a power cut-off unit 300. do.

복수 개의 배터리 셀들로 구성된 배터리 팩(10)에 있어서, 배터리 팩(10) 충전 중에 과충전이 발생되면 배터리 셀의 전압이 상승하게 되며, 배터리 셀의 과충전 시의 전압 값을 이용하여 배터리 셀의 과충전 여부를 확인 할 수 있다. 따라서, 배터리 셀의 전압을 패시브 소자의 입력전원으로 사용하여 일정 전압에 패시브 소자가 동작하여 과충전을 차단하도록 구성할 수 있다.In the battery pack 10 composed of a plurality of battery cells, when overcharging occurs during charging of the battery pack 10, the voltage of the battery cell increases, and whether the battery cell is overcharged using the voltage value at the time of overcharging the battery cell. You can check. Accordingly, it is possible to configure the passive element to operate at a certain voltage to block overcharging by using the voltage of the battery cell as the input power of the passive element.

입력전압 분배부(100)는 복수 개의 배터리 셀들로 구성된 배터리 팩(10)에서 적어도 하나의 배터리 셀의 양단에 연결되며, 배터리 셀의 전압을 분배한다.The input voltage distribution unit 100 is connected to both ends of at least one battery cell in the battery pack 10 composed of a plurality of battery cells, and distributes the voltage of the battery cells.

과충전으로 판단할 수 있는 적어도 하나의 배터리 셀의 양단의 전압 값과, 패시브 소자를 동작시키기 위한 전압 값은 다를 수 있다.A voltage value for operating the passive element and a voltage value for operating the passive element may be different from a voltage value at both ends of the at least one battery cell that can be determined as overcharging.

적어도 하나의 배터리 셀의 양단 전압을 패시브 소자의 입력전원으로 사용하여 적어도 하나의 배터리 셀의 양단 전압이 과충전 시 전압으로 나타날 경우, 패시브 소자가 동작되도록 입력전압 분배부(100)가 입력전압(적어도 하나의 배터리 셀의 양단의 전압)을 분배한다.When the voltage across at least one battery cell appears as a voltage during overcharging by using the voltage across the at least one battery cell as an input power source for the passive element, the input voltage divider 100 switches the input voltage (at least) so that the passive element is operated. It distributes the voltage across one battery cell).

여기서, 입력전압 분배부(100)는 복수 개의 배터리 셀들로 구성된 배터리 팩(10)에서 적어도 하나의 배터리 셀의 전압을 입력 전압으로 받도록 구성된다. Here, the input voltage distribution unit 100 is configured to receive the voltage of at least one battery cell as an input voltage from the battery pack 10 composed of a plurality of battery cells.

다시 말해, 복수 개의 배터리 셀들로 구성된 배터리 팩(10)에서 적어도 하나의 배터리 셀의 전압을 입력 전압으로 입력받거나, 배터리 팩(10) 전체 전압을 입력 전압으로 입력받도록 배터리 측과 연결될 수 있다. 또한, 복수 개의 배터리 셀들로 구성된 배터리 팩(10)에서 적어도 하나의 배터리 셀의 전압을 입력전압으로 받는 제1 입력전압 분배부와, 배터리 팩(10) 전체 전압을 입력 전압으로 입력받는 제2 입력전압 분배부 등 여러 개의 입력전압 분배부를 구성하고 이와 각각 연결되는 제1 전압 감지부, 제2 전압 감지부, 제1 전원 차단부, 제2 전원 차단부 등을 이용하여 여러 개의 과충전 방지장치를 구성할 수 있다. 즉, 다수 개의 과충전 방지장치(1000)를 구성하여 사용할 수 있다.In other words, the battery pack 10 composed of a plurality of battery cells may be connected to the battery side so as to receive the voltage of at least one battery cell as an input voltage or the entire voltage of the battery pack 10 as the input voltage. In addition, a first input voltage divider receiving the voltage of at least one battery cell as an input voltage in the battery pack 10 composed of a plurality of battery cells, and a second input receiving the entire voltage of the battery pack 10 as an input voltage. Compose several input voltage dividers such as a voltage divider, and configure several overcharge prevention devices using a first voltage detector, a second voltage detector, a first power cut-off part, and a second power cut-off part respectively connected thereto. can do. That is, a plurality of overcharge prevention devices 1000 may be configured and used.

도 1에서는 일 예로 무접점 릴레이 소자(110)가 배터리 팩(10)에서 맨 하위에 연결된 단위 배터리 셀의 전압을 입력 전압으로 입력받는 형태를 도시하고 있다. In FIG. 1, for example, the contactless relay element 110 receives a voltage of a unit battery cell connected to the lowermost part of the battery pack 10 as an input voltage.

전압 감지부(200)는 입력전압 분배부(100)와 연결되며, 입력전압 분배부를 통해 입력된 전압이 일정전압 이상 감지되면 동작한다.The voltage detection unit 200 is connected to the input voltage distribution unit 100, and operates when a voltage input through the input voltage distribution unit is sensed above a predetermined voltage.

전원 차단부(300)는 전압 감지부(200)와 연결되며, 전압 감지부(200)의 동작에 의해 내부 스위치를 온 또는 오프 시켜 배터리 팩(10)에 공급되는 전원을 차단시킨다.The power cut-off unit 300 is connected to the voltage detection unit 200 and turns on or off an internal switch by an operation of the voltage detection unit 200 to cut off power supplied to the battery pack 10.

다시 말해, 전압 감지부(200)에 입력된 전압이 과충전 발생 시의 전압, 즉, 과전압이면, 전원 차단부(300)를 이용하여 배터리 팩(10)에 공급되는 전원을 차단시킬 수 있다. 즉, 외부 회로(배터리관리장치: BMS) 등에 영향을 받지 않고 배터리 팩(10)의 충전 중에 과충전이 발생되면 배터리 팩(10)에 공급되는 전원을 차단시킴에 따라, 발화 또는 폭발을 방지할 수 있다.In other words, if the voltage input to the voltage sensing unit 200 is a voltage when overcharging occurs, that is, an overvoltage, power supplied to the battery pack 10 may be cut off using the power cut-off unit 300. That is, if overcharging occurs during charging of the battery pack 10 without being affected by an external circuit (battery management device: BMS), fire or explosion can be prevented by cutting off the power supplied to the battery pack 10. have.

도 2에 도시된 바와 같이, 배터리 셀(10)은 배터리 셀(10)과 연결된 파워릴레이어셈블리(PRA: Power Relay Assembly)(20) 및 파워릴레이어셈블리(20)에 포함된 각각의 릴레이를 제어하는 배터리관리장치(BMS: Battery Management System)(30)를 포함하여 구성될 수 있다.As shown in FIG. 2, the battery cell 10 controls each of the relays included in the power relay assembly (PRA) 20 and the power relay assembly 20 connected to the battery cell 10. It may be configured to include a battery management system (BMS: Battery Management System) (30).

파워 릴레이 어셈블리(20)는 제1 메인 릴레이(+)(21), 제2 메인 릴레이(-)(22), 프치라지(Pre-Charge) 릴레이(23), 프리차지(Pre-Charge) 저항(24)을 포함하여 구성될 수 있다.The power relay assembly 20 includes a first main relay (+) (21), a second main relay (-) (22), a pre-charge relay (23), and a pre-charge resistor ( 24) can be included.

제 1메인 릴레이(+)(21)는 배터리 팩(10)의 양극 단자에 연결되고, 배터리 팩(10)과의 전기적인 연결을 차단할 수 있다. The first main relay (+) 21 is connected to the positive terminal of the battery pack 10 and may block an electrical connection with the battery pack 10.

제2 메인 릴레이(-)(22)는 배터리 팩(10)의 음극 단자에 연결되고, 배터리 팩(10)과의 전기적인 연결을 차단할 수 있다.The second main relay (-) 22 is connected to the negative terminal of the battery pack 10 and may cut off electrical connection with the battery pack 10.

프리차지 저항(24)과 프리차지 릴레이(23)는 배터리 팩(10)에서 출력되는 전류가 제1 메인 릴레이(21)에 접속하기 전에 프리차지(Pre-Charge) 되도록 하는 것이다. 이를 통해, 제1 메인 릴레이(21)에 바로 접속 시 발생할 수 있는 아크 방전(Arc Discharge)을 방지하여 회로의 안정성을 확보할 수 있다. 이 때, 프리차지 릴레이(23)는 제1 메인 릴레이(+)(21)와 병렬로 연결되고 프리차지 저항(24)은 프리차지 릴레이(23)와 직렬로 연결될 수 있다. The precharge resistor 24 and the precharge relay 23 allow the current output from the battery pack 10 to be pre-charged before being connected to the first main relay 21. Through this, arc discharge, which may occur when directly connected to the first main relay 21, can be prevented to secure circuit stability. In this case, the precharge relay 23 may be connected in parallel with the first main relay (+) 21 and the precharge resistor 24 may be connected in series with the precharge relay 23.

일반적인 배터리 팩(10)은 파워릴레이어셈블리(20)를 통해 전기적인 연결 및 차단이 가능하며, 배터리관리장치(30)에 의해 파워릴레이어셈블리(20)의 각각의 릴레이가 제어된다. The general battery pack 10 can be electrically connected and disconnected through the power relay assembly 20, and each relay of the power relay assembly 20 is controlled by the battery management device 30.

전원 차단부(300)는 코일부와 스위치부를 포함하여 구성될 수 있다.The power cut-off unit 300 may include a coil unit and a switch unit.

코일부는 전압 감지부(200)와 연결된다.The coil unit is connected to the voltage sensing unit 200.

도 2에 도시되지 않았으나, 전압감지부(200)가 전원 차단부(300)의 코일에 전원을 인가 할 수 있다.Although not shown in FIG. 2, the voltage sensing unit 200 may apply power to the coil of the power cut-off unit 300.

스위치부는 배터리관리장치(30)의 제어를 받는 릴레이 코일측 선로와 연결된다.The switch unit is connected to the relay coil-side line under the control of the battery management device 30.

이때, 전압 감지부(200)의 동작에 의해 전원 차단부(300)의 코일부에 전원이 인가되면 전원 차단부(300)의 스위치부가 전기적인 연결을 끊어 릴레이 코일측 선로의 전원을 차단할 수 있다. 즉, 릴레이 코일측 선로의 전원이 차단되어 각각의 릴레이 코일에 전원이 인가될 수 없기 때문에, 배터리관리장치(30)에 의한 각각의 릴레이 제어가 불가능하며, 각각의 릴레이는 전기적인 연결이 끊어진 상태를 유지하게 되어 배터리 팩(10)에 공급되는 전원이 차단된다.At this time, when power is applied to the coil part of the power cut-off part 300 by the operation of the voltage detection part 200, the switch part of the power cut-off part 300 is electrically connected to cut off the power of the relay coil-side line. . That is, since the power of the relay coil side line is cut off and power cannot be applied to each relay coil, control of each relay by the battery management device 30 is impossible, and each relay is disconnected from electrical connection. As to maintain the power supply to the battery pack 10 is cut off.

다시 말해, 배터리관리장치(30)의 제어를 받는 릴레이 코일측 선로와 연결된 전원 차단부(300)에 의해 배터리 팩(10)의 과충전 시 배터리 관리장치의 제어를 받는 릴레이 코일측 전원이 차단됨에 따라, 배터리관리장치(30)의 제어와 무관하게 배터리 팩(10)에 공급되는 전원이 차단되어, 배터리관리장치(30)의 문제 발생에도 영향을 받지 않고 발화 또는 폭발을 방지할 수 있다.In other words, when the battery pack 10 is overcharged by the power cut-off unit 300 connected to the relay coil-side line under the control of the battery management device 30, the relay coil-side power under the control of the battery management device is cut off. , Regardless of the control of the battery management device 30, power supplied to the battery pack 10 is cut off, so that ignition or explosion can be prevented without being affected by the occurrence of a problem in the battery management device 30.

도 3에 도시된 바와 같이, 입력전압 분배부(100)는 직렬로 연결된 복수개의 저항을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 입력전압 분배부(100)가 배터리 셀의 전압을 분배하는 것은 전압감지부(200)의 동작에 사용되는 전압을 배터리 셀의 과충전 시 나타나는 전압과 비교할 수 있도록 하기 위함이다. 예를 들어, 배터리 셀의 과충전 시 나타나는 전압이 4.75V이고 전압감지부(200)의 동작에 필요한 전압이 2.5V인 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 18KΩ과 20KΩ의 저항을 이용하면, 배터리 셀의 전압이 4.75V(과충전 시 전압) 이상인 경우, 전압감지부(200)를 동작시킬 수 있다. As shown in FIG. 3, the input voltage divider 100 may include a plurality of resistors connected in series. Here, the input voltage distribution unit 100 distributes the voltage of the battery cell so that the voltage used for the operation of the voltage sensing unit 200 can be compared with a voltage that appears when the battery cell is overcharged. For example, when the voltage that appears when the battery cell is overcharged is 4.75V and the voltage required for the operation of the voltage sensing unit 200 is 2.5V, as shown in FIG. 3, when a resistance of 18KΩ and 20KΩ is used, the battery When the voltage of the cell is greater than or equal to 4.75V (voltage during overcharging), the voltage sensing unit 200 may be operated.

다시 말해, 입력전압 분배부(100)로 입력된 전압(과충전 감지용으로 사용되는 배터리 셀의 전압)이 과충전 시 전압일 경우 전압감지부(200)를 동작시킬 수 있는 전압으로 맞추기 위해 복수 개의 저항을 이용하여 전압을 분배할 수 있다.In other words, when the voltage input to the input voltage distribution unit 100 (the voltage of the battery cell used for overcharging detection) is a voltage at the time of overcharging, a plurality of resistors are applied to adjust the voltage to operate the voltage detecting unit 200. You can divide the voltage using.

입력전압 분배부(100)의 직렬로 연결된 복수개의 저항은, 입력 전압으로 적어도 하나의 배터리 셀 전압을 입력받는지, 혹은 배터리 팩(10) 전체 전압을 입력받는지에 따라서, 그에 맞추어 배터리 저항 값을 선택할 수 있다.The plurality of resistors connected in series of the input voltage divider 100 select a battery resistance value according to whether at least one battery cell voltage is input as an input voltage or the entire voltage of the battery pack 10 is received. I can.

입력전압 분배부에 의해 분배된 전압을 전압감지부의 입력전압으로 사용함에 따라, 다양한 종류(하나의 셀, 다수 개의 셀, 배터리 팩 전체 등)의 전압을 입력전압으로 사용할 수 있고, 또한 전압감지부를 다양하게 구성(전압감지부를 동작시키기 위한 전압에 따른 제약이 없다.)할 수 있는 효과가 있다.As the voltage distributed by the input voltage divider is used as the input voltage of the voltage sensing unit, various types of voltage (single cell, multiple cells, entire battery pack, etc.) can be used as the input voltage, and the voltage sensing unit There is an effect that it can be configured in various ways (there is no restriction according to the voltage for operating the voltage sensing unit).

도 3에 도시된 바와 같이, 전압 감지부(200)는 션트 레귤레이터로 구성되며 션트 레귤레이터는 애노드, 캐소드 및 레퍼런스 단자를 포함하여 구성될 수 있다.As shown in FIG. 3, the voltage sensing unit 200 is configured as a shunt regulator, and the shunt regulator may include an anode, a cathode, and a reference terminal.

여기서, 션트 레귤레이터의 레퍼런스는 입력전압 분배부(100)의 저항과 저항 사이에 연결되고, 션트 레귤레이터의 캐소드는 입력전압 분배부(100)가 연결된 배터리 셀의 양극과 연결되며, 션트 레귤레이터의 애노드는 입력전압 분배부(100)가 연결된 배터리 셀의 음극과 연결된다.Here, the reference of the shunt regulator is connected between the resistance of the input voltage divider 100 and the resistance, the cathode of the shunt regulator is connected to the positive electrode of the battery cell to which the input voltage divider 100 is connected, and the anode of the shunt regulator is The input voltage divider 100 is connected to the negative electrode of the connected battery cell.

이때, 입력전압 분배부(100)를 이용하여 분배된 입력전압이 일정전압 이상으로 입력되면 션트 레귤레이터의 캐소드와 애노드가 통전된다.At this time, when the input voltage distributed using the input voltage distribution unit 100 is input to a predetermined voltage or higher, the cathode and the anode of the shunt regulator are energized.

도 4에 도시된 바와 같이, 션트 레귤레이터(SR : Shunt Regulator)의 레퍼런스에 기 설정된 전압 크기보다 작은 전압이 인가될 경우, 캐소드와 애노드가 전기적으로 차단된다. As shown in FIG. 4, when a voltage smaller than a preset voltage level is applied to a reference of a shunt regulator (SR), the cathode and the anode are electrically cut off.

도 5에 도시된 바와 같이, 션트 레귤레이터(SR : Shunt Regulator)의 레퍼런스에 기 설정된 전압 크기보다 큰 전압이 인가될 경우, 캐소드와 애노드가 통전(동작)된다. As shown in FIG. 5, when a voltage greater than a preset voltage level is applied to the reference of a shunt regulator (SR), the cathode and the anode are energized (operated).

통상적으로 단위 배터리 셀의 충전 전압 크기가 4.2 볼트라는 점을 고려해 보았을 때에, 도 3에 도시된 바와 같이 단위 배터리 셀의 전압을 입력 전압으로 받을 경우, 과충전으로 감지되어야 하는 전압 크기는 4.2볼트에서 5볼트 사이 값이다. Considering that the charging voltage level of the unit battery cell is typically 4.2 volts, when receiving the voltage of the unit battery cell as an input voltage as shown in FIG. 3, the voltage level to be detected as overcharging is 4.2 volts to 5 It is the value between volts.

예를 들어, 배터리 셀의 과충전 시 나타나는 전압이 4.75V이고 전압감지부(200)의 동작에 필요한 전압이 2.5V인 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 18KΩ과 20KΩ의 저항을 이용하면 배터리 셀의 전압이 4.75V(과충전 시 전압) 이상의 값일때 션트 레귤레이터의 레퍼런스에 2.5V 이상의 값이 인가되고, 이에 따라, 캐소드와 애노드가 통전(동작)된다.For example, when the voltage that appears when the battery cell is overcharged is 4.75V and the voltage required for the operation of the voltage sensing unit 200 is 2.5V, as shown in FIG. 3, when the resistance of 18KΩ and 20KΩ is used, the battery cell When the voltage of is higher than 4.75V (voltage during overcharge), a value of 2.5V or higher is applied to the reference of the shunt regulator, and accordingly, the cathode and the anode are energized (operated).

션트 레귤레이터는 외부 온도에 따른 작동전압의 편차가 무접점 릴레이 소자(SSR: Solid State Relay) 등에 비하여 상당히 작기 때문에 높은 정밀도를 필요로 하는 것에 적용할 수 있으며, 이를 이용하여 동작편차를 최소화함으로써 동작정밀도를 높일 수 있다.The shunt regulator can be applied to applications that require high precision because the deviation of the operating voltage according to the external temperature is considerably smaller than that of a solid state relay (SSR). Can increase.

과충전으로 감지되어야 하는 전압 크기는 입력 전압으로 적어도 하나의 배터리 셀 전압을 입력받는지 혹은 배터리 팩(10) 전체 전압을 입력받는지에 따라서 그에 맞추어 배터리 과충전 여부를 감지할 수 있는 전압 크기가 결졍될 수 있다.The voltage level that should be detected as overcharging may be determined according to whether at least one battery cell voltage is received as the input voltage or the entire voltage of the battery pack 10 is received. .

도 3에 도시된 바와 같이, 전원 차단부(300)는 코일부와 스위치부를 포함하여 구성될 수 있다. As shown in FIG. 3, the power cut-off unit 300 may include a coil unit and a switch unit.

코일부는 일측이 입력전압 분배부(100)가 연결된 배터리 셀의 양극과 연결되고, 타측이 션트 레귤레이터의 캐소드와 연결된다.One side of the coil unit is connected to the positive electrode of the battery cell to which the input voltage distribution unit 100 is connected, and the other side is connected to the cathode of the shunt regulator.

스위치부는 일측이 배터리관리장치(BMS)의 제어를 받는 릴레이 코일측 선로와 연결되고, 타측이 그라운드 공통선(-)과 연결된다.One side of the switch unit is connected to the relay coil side line controlled by the battery management device (BMS), and the other side is connected to the ground common line (-).

배터리 팩에 공급되는 전원을 차단하기 위해서는 배터리 팩과 연결된 모든 전기적인 연결을 차단해야 한다. 예를 들어, 파워릴레이어셈블리가 배터리 팩에 연결될 경우 제1 메인릴레이(+), 제2 메인릴레이(-) 및 프리차지 릴레이의 전기적인 연결을 차단해야 한다. 각각의 릴레이 모두의 전기적인 연결을 한 번에 차단하기 위해서는, 각각의 릴레이 코일과 연결된 공통 선로의 사이에 전원 차단부(300)를 연결하여 공통선로를 차단하는 것으로 손쉽게 모든 릴레이의 전기적인 연결을 차단할 수 있다.To cut off the power supplied to the battery pack, all electrical connections to the battery pack must be cut off. For example, when the power relay assembly is connected to the battery pack, the electrical connection between the first main relay (+), the second main relay (-), and the precharge relay must be cut off. In order to cut off the electrical connection of all relays at once, the electrical connection of all relays is easily made by connecting the power cut-off unit 300 between each relay coil and a common line to cut off the common line. Can be blocked.

또한, 과충전 감지회로(코일부와 연결된 회로)와 배터리 팩(10)에 공급되는 전원회로(스위치부와 연결된 회로)를 별도로 구성함에 따라, 평상시 전압감지부에 의해 소비되는 전력을 최소화시킬 수 있다.In addition, by separately configuring the overcharge detection circuit (circuit connected to the coil unit) and the power circuit (circuit connected to the switch unit) supplied to the battery pack 10, it is possible to minimize the power consumed by the voltage detection unit in normal times. .

전원 차단부(300)는 전압감지부(200)의 동작에 의해 코일부에 전원이 인가되면 스위치부가 동작되며, 별도의 제어가 있기 전까지 동작 상태를 그대로 유지시키는 비복귀 회로로 구성될 수 있다.The power cut-off unit 300 may be configured as a non-return circuit that maintains an operating state as it is until power is applied to the coil unit by the operation of the voltage sensing unit 200 to operate the switch unit.

코일부에 전원이 인가되면 스위치부가 동작되는 구성으로, 별도의 제어가 있기 전까지 스위치부의 동작 상태를 그대로 유지시켜 준다.When power is applied to the coil unit, the switch unit is operated, and the operation state of the switch unit is maintained until there is a separate control.

비복귀 회로로 구성된 전원 차단부는 비복귀 회로를 통해서 별도의 제어가 있기 전까지 배터리 모듈로 공급되는 전원을 차단해 줌으로써, 배터리 과충전에 대한 후속 조치가 있기 전까지 추가적인 사고가 발생되는 것을 방지하게 해 줄 수 있다.The power cut-off unit composed of a non-return circuit cuts off the power supplied to the battery module until there is separate control through the non-return circuit, thereby preventing further accidents from occurring until there is a follow-up measure for overcharging the battery. have.

또한, 전원 차단부를 비복귀 회로로 구성함에 따라, 과충전 발생 후 별도의 제어가 있기 전까지 배터리 팩(10)에 공급되는 전원을 차단하여 안전성을 높일 수 있다.In addition, since the power cut-off unit is configured as a non-return circuit, power supplied to the battery pack 10 is cut off after overcharging occurs and until there is a separate control, thereby increasing safety.

전원 차단부(300)는 래칭 릴레이로 구성될 수 있다.The power cut-off unit 300 may be configured as a latching relay.

도 3은 전원 차단부(300)로 래칭(Latching) 릴레이 소자가 구비된 형태를 도시하고 있다. 래칭 릴레이 소자는, 별도의 제어를 하기 전까지는 코일에 전류가 끊어져도 접점이 그대로 붙어 있는 상태로 있는 릴레이 소자이다.3 illustrates a form in which a latching relay element is provided as the power cut-off unit 300. The latching relay element is a relay element in which the contact remains attached even if the current in the coil is cut off until separate control is performed.

예를 들어, 배터리 셀의 과충전 시 나타나는 전압이 4.75V이고 전압감지부(200)의 동작에 필요한 전압이 2.5V인 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 셀 전압이 4.75V 미만이면 션트 레귤레이터가 통전불가 상태가 되고 래칭 릴레이 역시 전압 감지부(200)가 동작하지 않은 초기상태를 유지하므로 배터리관리장치(30)에 의한 파워릴레이 제어(제1 메인릴레이(+), 제2 메인릴레이(-) 및 프리차지 릴레이의 제어)가 가능하다.For example, when the voltage that appears when the battery cell is overcharged is 4.75V and the voltage required for the operation of the voltage sensing unit 200 is 2.5V, as shown in FIG. 4, when the cell voltage is less than 4.75V, the shunt regulator is The power relay is controlled by the battery management device 30 (the first main relay (+), the second main relay (-)) because the power supply is disabled and the latching relay also maintains an initial state in which the voltage sensing unit 200 is not operated. And control of the precharge relay).

그리고, 도 5에 도시된 바와 같이, 셀 전압이 4.75V 이상이면 션트 레귤레이터가 통전 상태가 되고 래칭 릴레가 동작하여 파워릴레이어셈블리의 코일단에 전류가 차단되어 각각의 릴레이(제1 메인릴레이(+), 제2 메인릴레이(-) 및 프리차지 릴레이) 모두가 전기적인 연결이 차단된다.And, as shown in Fig. 5, when the cell voltage is 4.75V or higher, the shunt regulator is energized and the latching relay operates to cut off the current at the coil end of the power relay assembly, and each relay (first main relay (+ ), the second main relay (-) and the precharge relay) are all disconnected from the electrical connection.

이때, 래칭 릴레이는 과충전 전압에 근거하여 동작된 이후, 별도의 제어가 있기 전까지 내부 스위치를 계속 현 상태(과충전 차단 상태)로 유지하면서 초기 상태(배터리관리장치(30)에 의한 릴레이 제어가 가능한 상태)로 복귀하지 않는다. At this time, after the latching relay is operated based on the overcharge voltage, the internal switch is kept in the current state (overcharge cutoff state) until there is a separate control, and the initial state (relay control by the battery management device 30 is possible) ) Does not return.

그에 따라, 배터리 과충전 상태가 발생되어 래칭 릴레이 의 스위치가 변경된 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 별도의 제어가 있기 전까지 전압 분배부(100)로 입력되는 전압이 배터리관리장치(30)로 전달되도록 구성(To BMS:Voltage Sensing)될 수 있다. 다시 말해, 파워릴레이어셈블리(20) 내의 릴레이들의 전원 차단 여부에 상관없이 배터리관리장치(30)에 과충전 여부를 알려줄 수 있다. 이렇게 감지된 과충전 상태는 차량 외부나 내부에 과충전을 인지할 수 있도록 알람 등을 켜지게 하여 과충전 상황을 알릴 수 있다. 다시 말해, 래칭 릴레이에 별도의 제어가 있기 전까지 지속적으로 배터리 과충전 상태를 알리는 신호가 외부로 제공되도록 해 줌으로써, 배터리 과충전에 대한 후속 조치가 있기 전까지 추가적인 사고가 발생되는 것을 방지하게 해 줄 수 있다.Accordingly, when a battery overcharge condition occurs and the switch of the latching relay is changed, as shown in FIG. 3, the voltage input to the voltage distribution unit 100 is transferred to the battery management device 30 until there is a separate control. It can be configured (To BMS: Voltage Sensing). In other words, regardless of whether the relays in the power relay assembly 20 are powered off, the battery management device 30 may be notified of overcharging. The sensed overcharge condition can be notified of the overcharge condition by turning on an alarm to recognize the overcharge outside or inside the vehicle. In other words, it is possible to prevent further accidents from occurring until there is a follow-up measure for overcharging the battery by continuously providing a signal notifying the battery overcharge condition to the outside until there is a separate control in the latching relay.

그 이외에도 래칭 릴레이로 구성된 전원 차단부를 사용함에 따라, 자기유지회로의 별도구성이 필요치 않아 크기, 비용과 무게를 줄일 수 있다.In addition, as a power cut-off unit composed of a latching relay is used, a separate configuration of a self-holding circuit is not required, so size, cost and weight can be reduced.

도 7은 적용 가능한 소자를 이용하여 배터리 과충전 방지장치(1000)를 직접 구현한 예를 보여준다. 이렇게 배터리 과충전 방지장치(1000)를 구성하는 소자들로만 장착된 PCB에 커넥터를 장착하여, 배터리 셀 및 파워릴레이어셈블리(20)에 연결할 수 있으며, 하나의 유닛으로 구성되어 배터리 팩(10) 내부 어디든 장착할 수 있어 배치가 자유로운 이점이 있다.7 shows an example in which the device 1000 for preventing overcharging of a battery is directly implemented using an applicable device. In this way, a connector can be mounted on a PCB equipped with only the elements constituting the battery overcharge prevention device 1000, and can be connected to the battery cell and the power relay assembly 20, and is configured as a single unit to be mounted anywhere inside the battery pack 10. It has the advantage of being able to be freely arranged.

다른 예로, 배터리 셀의 전압을 배터리관리장치(30)로 전달하는 센싱PCB에 배터리 과충전 방지장치(1000)에 사용 가능한 소자들을 실장하여 구성할 수 있다. 이 경우, 기존 센싱 PCB 커넥터에 배터리 과충전 방지장치(1000)가 필요한 핀 수만 늘려 커넥터를 추가하지 않아도 구성이 가능하기 때문에 배터리 팩의 크기와 제작 단가와 무게를 줄일 수 있다.As another example, elements usable for the battery overcharge prevention device 1000 may be mounted on a sensing PCB that transmits the voltage of the battery cell to the battery management device 30 to be configured. In this case, since it is possible to configure the existing sensing PCB connector without adding a connector by increasing the number of pins required by the battery overcharge prevention device 1000, the size, manufacturing cost, and weight of the battery pack can be reduced.

다시 말해, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 과충전 방지장치(1000)의 장착 위치를 전압 센싱 PCB 또는 배터리 팩(10) 내부 등 위치에 구애받지 않고 장착할 수 있다.In other words, the mounting position of the battery overcharge prevention device 1000 according to an embodiment of the present invention may be mounted regardless of the position such as the voltage sensing PCB or the inside of the battery pack 10.

도 3에 도시된 바와 같이, 전원 차단부(300)는 전원 차단부(300)의 코일부 사이에 병렬로 연결된 저항을 포함하여 구성될 수 있다.As shown in FIG. 3, the power cut-off unit 300 may include a resistor connected in parallel between the coil units of the power cut-off unit 300.

전원 차단부(300)의 코일과 병렬로 연결된 저항에 의하여 코일 동작 시 발생되는 노이즈를 줄일 수 있고, 전압감지부(200)의 노이즈에 대한 영향을 최소화하여 전압감지부(200)의 정밀도를 높일 수 있다.It is possible to reduce noise generated during coil operation by a resistance connected in parallel with the coil of the power cut-off unit 300, and to increase the precision of the voltage sensing unit 200 by minimizing the effect on the noise of the voltage sensing unit 200. I can.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 과충전 방지장치는 배터리 셀의 양단 또는 션트 레귤레이터의 애노드와 션트 레귤레이터의 레퍼런스에 연결되는 안전부(400)를 포함하여 구성될 수 있다.As shown in FIG. 6, the overcharge prevention apparatus according to an embodiment of the present invention may include a safety unit 400 connected to both ends of a battery cell or an anode of a shunt regulator and a reference of the shunt regulator.

이때, 안전부(400)는 커패시터, TVS 다이오드 중 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있다.In this case, the safety unit 400 may be configured to include at least one selected from a capacitor and a TVS diode.

도 8은 적용 가능한 소자를 이용하여 배터리 과충전 방지장치를 직접 구현한 예를 보여준다.8 shows an example in which a device for preventing overcharging of a battery is directly implemented using an applicable device.

이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템 과전압 방지 장치는 배터리관리장치(30)와 별도로 배터리 과충전 상태를 감지하는 기능을 제공 가능함으로써, 차량의 안정성 추가 확보 및 ISO26262 규격에 부합하도록 해 준다.The battery system overvoltage prevention apparatus according to an embodiment of the present invention can provide a function to detect a battery overcharge state separately from the battery management device 30, thereby securing additional vehicle stability and conforming to ISO26262 standards.

또한, 전기적 방식으로 과충전을 감지하고 배터리 팩에 공급되는 전원을 전기적 방식으로 차단하기 때문에 기계적 방식보다 신뢰성을 높일 수 있다.In addition, since overcharging is detected by an electrical method and power supplied to the battery pack is cut off by an electrical method, reliability can be improved over a mechanical method.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the scope of application is various, and various modifications can be implemented without departing from the gist of the present invention claimed in the claims.

10: 배터리 팩
20: 파워릴레이어셈블리
21: 제1 메인 릴레이
22: 제2 메인 릴레이
23: 프리차지 릴레이
24: 프리차지 저항
30: 배터리관리장치
100: 입력전압 분배부
200: 전압 감지부
300: 전원 차단부
10: battery pack
20: power relay assembly
21: first main relay
22: second main relay
23: precharge relay
24: precharge resistance
30: battery management device
100: input voltage distribution unit
200: voltage detection unit
300: power cut-off

Claims (11)

복수 개의 배터리 셀들을 포함한 배터리 팩에서,
적어도 하나의 배터리 셀의 양단에 연결되며, 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 전압을 분배하는 입력전압 분배부;
배터리관리장치의 제어와는 독립적으로 별도로 상기 입력전압 분배부를 통해 입력된 적어도 하나의 배터리 셀의 전압을 감지하여, 일정전압 이상 감지되면 동작하는 전압 감지부; 및
상기 배터리 팩과 외부 시스템을 연결해주는 메인 릴레이를 차단시키는 내부 스위치를 포함하고, 상기 배터리 셀의 스웰링 현상을 방지하기 위하여, 상기 전압 감지부의 동작에 의해 적어도 하나의 배터리 셀의 과전압이 감지되면, 상기 내부 스위치를 온 또는 오프 시켜, 상기 메인 릴레이를 직접 차단시키며, 별도의 제어가 있기 전까지 동작 상태를 그대로 유지시키는 비복귀 기능을 수행하는 전원 차단부;
를 포함하는 배터리 시스템 과전압 방지 장치.
In a battery pack including a plurality of battery cells,
An input voltage divider connected to both ends of at least one battery cell and distributing a voltage of the at least one battery cell;
A voltage sensing unit that detects a voltage of at least one battery cell inputted through the input voltage divider independently from control of the battery management device, and operates when a predetermined voltage is detected or more; And
Includes an internal switch for blocking a main relay connecting the battery pack and an external system, and in order to prevent a swelling phenomenon of the battery cell, when an overvoltage of at least one battery cell is detected by an operation of the voltage detector, A power cut-off unit that turns on or off the internal switch to directly cut off the main relay, and performs a non-return function to maintain an operating state as it is until there is a separate control;
Battery system overvoltage protection device comprising a.
제 1항에 있어서,
상기 전압 감지부는 상기 입력전압 분배부와 연결되며, 상기 입력전압 분배부를 통해 입력된 전압이 일정전압 이상 감지되면 상기 배터리 팩의 과전압으로 판단하여 동작하는 배터리 시스템 과전압 방지 장치.
The method of claim 1,
The voltage detection unit is connected to the input voltage distribution unit, and when a voltage input through the input voltage distribution unit is detected above a predetermined voltage, the battery system overvoltage prevention device operates by determining as an overvoltage of the battery pack.
제 2항에 있어서,
상기 입력전압 분배부는 직렬로 연결되는 복수 개의 저항을 포함하는 배터리 시스템 과전압 방지 장치.
The method of claim 2,
The battery system overvoltage prevention device including a plurality of resistors connected in series in the input voltage divider.
제 3항에 있어서,
상기 전압 감지부는
션트 레귤레이터로 구성되며, 상기 션트 레귤레이터의 레퍼런스는 상기 입력전압 분배부의 저항과 저항 사이에 연결되고, 상기 션트 레귤레이터의 캐소드는 상기 전원 차단부의 일측과 연결되며, 상기 션트 레귤레이터의 애노드는 상기 입력전압 분배부와 연결된 상기 배터리 셀의 음극과 연결되고,
상기 입력전압 분배부를 이용하여 분배된 입력전압이 일정전압 이상으로 입력되면 상기 션트 레귤레이터의 캐소드와 애노드가 통전되는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템 과전압 방지 장치.
The method of claim 3,
The voltage sensing unit
It consists of a shunt regulator, the reference of the shunt regulator is connected between the resistance and the resistance of the input voltage divider, the cathode of the shunt regulator is connected to one side of the power cut-off part, and the anode of the shunt regulator divides the input voltage. Connected to the negative electrode of the battery cell connected to the distribution,
The battery system overvoltage prevention device, characterized in that when the input voltage distributed by the input voltage divider is input above a predetermined voltage, the cathode and the anode of the shunt regulator are energized.
제 4항에 있어서,
상기 전원 차단부는
코일부와 스위치부를 포함하는 내부 스위치를 포함하며,
상기 코일부의 일측은 상기 배터리 셀의 양극과 연결되고 상기 코일부의 타측은 상기 션트 레귤레이터의 캐소드와 연결되며,
상기 스위치부의 일측은 메인 릴레이의 코일측 선로와 연결되고 상기 스위치부의 타측은 그라운드 공통선과 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템 과전압 방지 장치.
The method of claim 4,
The power cut-off unit
It includes an internal switch including a coil part and a switch part,
One side of the coil part is connected to a positive electrode of the battery cell, and the other side of the coil part is connected to a cathode of the shunt regulator,
One side of the switch unit is connected to a coil-side line of the main relay, and the other side of the switch unit is connected to a ground common line.
제 5항에 있어서,
상기 전원 차단부는
상기 전압 감지부의 동작에 의해 상기 코일부에 전원이 인가되면 상기 스위치부가 동작되는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템 과전압 방지 장치.
The method of claim 5,
The power cut-off unit
When power is applied to the coil unit by the operation of the voltage sensing unit, the switch unit is operated.
제 5항에 있어서,
상기 전원 차단부의 내부 스위치는 래칭 릴레이로 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템 과전압 방지 장치.
The method of claim 5,
The battery system overvoltage prevention device, characterized in that the internal switch of the power cut-off unit is composed of a latching relay.
제 5항에 있어서,
상기 전원 차단부는
상기 전원 차단부의 코일부 사이에 병렬로 연결된 저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템 과전압 방지 장치.
The method of claim 5,
The power cut-off unit
A battery system overvoltage prevention device comprising a resistor connected in parallel between the coil units of the power cut-off unit.
제 5항에 있어서,
상기 적어도 하나의 배터리 셀의 양단 또는 상기 션트 레귤레이터의 애노드와 상기 션트 레귤레이터의 레퍼런스에 연결되는 안전부;
를 더 포함하는 배터리 시스템 과전압 방지 장치.
The method of claim 5,
A safety unit connected to both ends of the at least one battery cell or an anode of the shunt regulator and a reference of the shunt regulator;
Battery system overvoltage prevention device further comprising a.
제 9항에 있어서,
상기 안전부는
커패시터, TVS 다이오드 중 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 배터리 시스템 과전압 방지 장치.
The method of claim 9,
The safety unit
Battery system overvoltage prevention device, characterized in that at least one selected from a capacitor and a TVS diode.
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