KR102372818B1 - Apparatus and Method for preventing over charging - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 과충전 방지 장치는, 배터리; 과충전에 따른 상기 배터리의 팽창 현상을 이용하여 상기 배터리의 표면과의 물리적 접촉 또는 비접촉으로 온 또는 오프되는 온오프 스위치; 상기 온오프 스위치의 온 또는 오프에 따라 온 또는 오프되는 메인 스위치; 및 상기 메인 스위치의 온 또는 오프에 따라 상기 메인 스위치와 연결 또는 연결 해제되는 BMS(Battery Management System);를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.An overcharge protection device according to an embodiment of the present invention includes: a battery; an on-off switch that is turned on or off through physical contact or non-contact with the surface of the battery by using the expansion phenomenon of the battery according to overcharging; a main switch turned on or off according to on or off of the on-off switch; and a Battery Management System (BMS) that is connected to or disconnected from the main switch according to the on or off of the main switch.

Description

과충전 방지 장치 및 방법{Apparatus and Method for preventing over charging}Apparatus and Method for preventing over charging

본 발명의 배터리 충전 기술에 관한 것으로서, 더 상세하게는 전기 차량용 배터리의 과충전에 의한 특정 SOC(State Of Charge)의 셀 스웰링(Swelling) 변위량을 On/Off 스위치로 감지하여 릴레이를 동작시켜 배터리 팩과 연결되는 PRA(Power Relay Assembly)의 충전신호를 제어함으로써 배터리 팩 과충전을 방지하는 과충전 방지 장치 및 방법에 대한 것이다.The present invention relates to a battery charging technology, and more particularly, by detecting a cell swelling displacement amount of a specific state of charge (SOC) due to overcharging of an electric vehicle battery with an on/off switch and operating a relay to operate a battery pack It relates to an overcharge prevention device and method for preventing overcharging of a battery pack by controlling a charging signal of a PRA (Power Relay Assembly) connected to the .

일반적으로 전기 차량용 배터리에 적용되는 리드 파단식 CID(Current Interrupt Device) 방식은 과충전 시 배터리 셀 스웰링(Swelling)에 의한 셀간 변위발생을 이용하여 연결된 셀의 리드와 리드를 파단시키는 방식이다.In general, the lead-breaking CID (Current Interrupt Device) method applied to batteries for electric vehicles is a method of breaking the leads and leads of connected cells by using displacement between cells due to battery cell swelling during overcharging.

이러한 방식은 패시브(Passive)하게 동작하여 과충전이 차단되는 방식이다. 그런데, 근래에는 셀 출력성능이 향상됨에 따라 셀 과충전에 의한 셀 안전성이 저하되어 리드를 파단시켜 과충전을 방지하는 방식은 셀 발연 및/또는 발화 발생 등 위험도가 높다.This method operates passively to prevent overcharging. However, in recent years, as cell output performance is improved, cell safety due to cell overcharging is lowered, and a method of preventing overcharge by breaking a lead has a high risk of cell fuming and/or ignition.

또한, 이러한 리드 파단식 CID(Current Interrupt Device) 컨셉의 과충전 방지 장치는 과충전시 셀 스웰링(Swelling)에 의해 용접된 셀 리드와 리드가 파단 되는 방식이다. 따라서, 파단을 유도하는 리드와 리드간 용접강도를 최대(최적)강도로 할 수 없고 파단 될 수 있는 강도로 제작해야 한다는 단점을 가지고 있다.In addition, such an overcharge prevention device of the lead breaking type CID (Current Interrupt Device) concept is a method in which welded cell leads and leads are broken by cell swelling during overcharge. Therefore, the welding strength between the lead and the lead, which induces breakage, cannot be set to the maximum (optimal) strength, and it has a disadvantage that it must be manufactured with a breakable strength.

또한, 과충전에 의해 파단된 셀 리드와 팩의 금속부분이 단락되어 전류가 흐를 수 있어 차량 전장품 고장 및/또는 안전성 등 문제점이 있다In addition, due to the short circuit between the cell lead and the metal part of the pack, which is broken due to overcharging, current may flow, causing problems such as malfunction and/or safety of vehicle electrical equipment.

또한, 스위치만을 적용한 과충전 방지 장치는 스위치 고장 시 오작동으로 차량이 정지했을 경우 임시적으로 차량의 운행이 불가능하다는 단점이 있다.In addition, the overcharge prevention device to which only the switch is applied has a disadvantage in that it is temporarily impossible to operate the vehicle when the vehicle is stopped due to a malfunction in the case of a malfunction of the switch.

또한, CID(Current Interrupt Device) 방식이 아닌 스위치만을 적용한 과충전 방지 장치는 스위치 고장시 오작동으로 차량 정지했을 경우 수리 전에는 차량운행이 불가하다. 따라서, 스위치 고장으로 인한 차량 시스템 정지 시에 임시 운행이 가능하도록 기능을 부여할 수 있는 별도의 장치 개발이 필요하다.In addition, in the case of an overcharge prevention device using only a switch, not a CID (Current Interrupt Device) method, if the vehicle is stopped due to a malfunction in the event of a switch failure, the vehicle cannot be operated before repair. Therefore, it is necessary to develop a separate device capable of providing a function to enable temporary operation when the vehicle system is stopped due to a switch failure.

1. 한국공개특허 제10-2013-0051166호1. Korea Patent Publication No. 10-2013-0051166 2. 한국공개특허 제10-2011-0019970호2. Korean Patent Publication No. 10-2011-0019970

본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 전기 차량용 배터리의 과충전에 의한 특정 SOC(State Of Charge)의 셀 스웰링(Swelling) 변위량을 On/Off 스위치로 감지하여 릴레이를 동작시켜 배터리 팩과 연결되는 PRA(Power Relay Assembly)의 충전신호를 제어함으로써 배터리 팩 과충전을 방지하는 과충전 방지 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the problem according to the above background art, and operates a relay by detecting a cell swelling displacement amount of a specific SOC (State Of Charge) caused by overcharging of an electric vehicle battery with an On/Off switch An object of the present invention is to provide an overcharge prevention device and method for preventing overcharging of a battery pack by controlling a charging signal of a PRA (Power Relay Assembly) connected to the battery pack.

본 발명은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해, 셀 스웰링(Swelling) 변위량을 On/Off 스위치로 감지하여 릴레이를 동작시켜 배터리 팩과 연결되는 PRA(Power Relay Assembly)의 충전신호를 제어함으로써 배터리 팩 과충전을 방지하는 과충전 방지 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention detects the amount of cell swelling displacement with an on/off switch and operates a relay to control a charging signal of a PRA (Power Relay Assembly) connected to the battery pack to overcharge the battery pack. An overcharge protection device is provided to prevent

상기 과충전 방지 장치는,The overcharge prevention device,

배터리;battery;

과충전에 따른 상기 배터리의 팽창 현상을 이용하여 상기 배터리의 표면과의 물리적 접촉 또는 비접촉으로 온 또는 오프되는 온오프 스위치; an on-off switch that is turned on or off through physical contact or non-contact with the surface of the battery by using the expansion phenomenon of the battery according to overcharging;

상기 온오프 스위치의 온 또는 오프에 따라 온 또는 오프되는 메인 스위치; 및a main switch turned on or off according to on or off of the on-off switch; and

상기 메인 스위치의 온 또는 오프에 따라 상기 메인 스위치와 연결 또는 연결 해제되는 BMS(Battery Management System);를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.and a Battery Management System (BMS) that is connected to or disconnected from the main switch according to the on or off of the main switch.

또한, 상기 과충전 방지 장치는, 차량의 내부에 설치되며, 상기 온오프 스위치가 오동작인 경우 오프로 동작하여 상기 차량의 운전을 수행하는 운전 진행 스위치; 및 상기 운전 진행 스위치의 오프에 따라 온되어 상기 배터리의 전력을 상기 차량에 공급하는 배터리 내부 스위치;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the overcharge prevention device may include: a driving progress switch installed inside the vehicle and configured to turn off when the on/off switch malfunctions to perform driving of the vehicle; and a battery internal switch that is turned on according to an OFF of the driving progress switch to supply power from the battery to the vehicle.

또한, 상기 배터리 내부 스위치는 상기 배터리의 내부에 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the battery internal switch may be characterized in that it is installed inside the battery.

또한, 상기 운전 진행 스위치는 운전자의 동작에 의해 온 또는 오프되는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the driving progress switch may be turned on or off by a driver's operation.

또한, 상기 메인 스위치 또는 배터리 내부 스위치는 릴레이 소자인 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the main switch or the switch inside the battery may be a relay element.

또한, 상기 배터리는 다수의 배터리 셀로 이루어지며, 상기 다수의 배터리 셀은 상기 다수의 배터리 셀의 리드와 리드간 용접에 의해 연결되는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the battery may include a plurality of battery cells, and the plurality of battery cells may be connected to each other by welding between leads of the plurality of battery cells.

또한, 상기 온오프 스위치는 노말 오픈 상태로서 평상시 오프이고, 상기 운전 진행 스위치는 노말 클로즈 상태로서 평상시 온이고, 상기 배터리 내부 스위치는 노말 클로즈 상태로서 평상시 온인 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the on-off switch may be normally off as a normally open state, the driving progress switch may be normally on as a normally closed state, and the battery internal switch may be normally on as a normally closed state.

또한, 상기 온오프 스위치, 배터리 내부 스위치 및 메인 스위치를 연결하는 전기적으로 연결하는 커넥터;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the on-off switch, the battery internal switch, and a connector for electrically connecting the main switch; may be characterized in that it further comprises.

다른 한편으로, 본 발명의 다른 일실시예는, (a) 과충전에 따른 배터리의 팽창 현상을 이용하여 상기 배터리의 표면과의 물리적 접촉 또는 비접촉으로 온오프 스위치가 온 또는 오프되는 단계; (b) 상기 온오프 스위치의 온 또는 오프에 따라 메인 스위치가 온 또는 오프되는 단계; 및 (c) 상기 메인 스위치의 온 또는 오프에 따라 BMS(Battery Management System)가 상기 메인 스위치와 연결 또는 연결 해제되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 과충전 방지 방법을 제공한다.On the other hand, another embodiment of the present invention, (a) using the expansion phenomenon of the battery due to overcharging, the on-off switch is turned on or off through physical contact or non-contact with the surface of the battery; (b) turning on or off the main switch according to the on or off of the on-off switch; and (c) connecting or disconnecting a battery management system (BMS) to or disconnecting from the main switch according to the on or off of the main switch.

여기서, 상기 (c) 단계는, 상기 온오프 스위치가 오동작인 경우를 판단하는 단계; 판단 결과, 오동작으로 판단되면, 차량의 내부에 설치되는 운전 진행 스위치가 상기 차량의 운전이 수행되도록 오프로 동작하고, 오동작이 아니면 상기 메인 스위치를 오프하는 단계; 및 상기 운전 진행 스위치의 오프에 따라 배터리 내부 스위치가 온되어 상기 배터리의 전력을 상기 차량에 공급하도록 상기 메인 스위치를 온하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.Here, the step (c) may include: determining if the on/off switch is malfunctioning; as a result of the determination, when it is determined that the operation is malfunctioning, turning off a driving progress switch installed inside the vehicle to perform driving of the vehicle, and turning off the main switch if there is no malfunction; and turning on the main switch to supply power from the battery to the vehicle by turning on the internal switch of the battery according to the off of the driving progress switch.

본 발명에 따르면, 리드와 리드간 용접강도를 최대(최적)강도로 제작이 가능하고 셀 리드 파단이 없어 리드와 차체 단락 등 2차적인 문제점에 대한 안전성을 확보할 수 있다. According to the present invention, it is possible to manufacture the lead-to-lead welding strength to the maximum (optimum) strength, and there is no cell lead breakage, so it is possible to secure safety against secondary problems such as a short circuit between the lead and the body.

또한, 본 발명의 다른 효과로서는 단일 스위치 구조가 아닌 릴레이를 추가적으로 적용함으로써 스위치 고장으로 인한 오작동으로 시스템 정지가 되었다고 판단되었을 경우에는 VPD(Voltage Protection Device)에 적용되어 있는 릴레이에 별도의 스위치를 연결하여 시스템을 정상 작동시킴으로써 차량의 임시 운행이 가능하다는 점을 들 수 있다.In addition, as another effect of the present invention, when it is determined that the system is stopped due to malfunction due to switch failure by additionally applying a relay rather than a single switch structure, a separate switch is connected to the relay applied to the VPD (Voltage Protection Device). For example, the temporary operation of the vehicle is possible by operating the system normally.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 과충전 방지 장치(100)의 구성 블럭도이다.
도 2는 도 1에 도시된 과충전 방지 장치(100)의 더 상세한 구성 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 과충전 방지 과정을 보여주는 흐름도이다.1 is a block diagram of an overcharge prevention device 100 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a more detailed configuration block diagram of the overcharge prevention device 100 shown in FIG. 1 .
3 is a flowchart illustrating an overcharge prevention process according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can have various changes and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and will be described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다.In describing each figure, like reference numerals are used for like elements.

제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms such as first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component. The term “and/or” includes a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. shouldn't

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 과충전 방지 장치 및 방법을 상세하게 설명하기로 한다.
Hereinafter, an overcharge prevention device and method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 과충전 방지 장치(100)의 구성 블럭도이다. 도 1을 참조하면, 상기 과충전 방지 장치(100)는, 배터리(110), 과충전에 따른 상기 배터리(110)의 팽창 현상을 이용하여 상기 배터리(110)의 표면과의 물리적 접촉 또는 비접촉으로 온 또는 오프되는 온오프 스위치(120), 상기 온오프 스위치(120)의 온 또는 오프에 따라 온 또는 오프되는 메인 스위치(130), 상기 메인 스위치(130)의 온 또는 오프에 따라 상기 메인 스위치와 연결 또는 연결 해제되는 BMS(Battery Management System)(140) 등을 포함하여 구성된다.1 is a block diagram of an overcharge prevention device 100 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1 , the overcharge prevention device 100 is turned on or in contact with the surface of the battery 110 through physical contact or non-contact by using the battery 110 and the expansion phenomenon of the battery 110 according to overcharging. The on-off switch 120 that is turned off, the main switch 130 that is turned on or off according to the on or off of the on-off switch 120, the connection with the main switch according to the on or off of the main switch 130, or It is configured to include a battery management system (BMS) 140 that is disconnected.

배터리(110)는 하나의 배터리 셀로 구성될 수도 있고, 다수의 배터리 셀이 직렬 및/또는 병렬로 구성될 수도 있다. 이 배터리 셀은 니켈 메탈 배터리, 리튬 이온 배터리, 리튬 폴리머 배터리 등의 전기 차량용 고전압 배터리가 될 수 있다. 일반적으로 고전압 배터리는 전기 차량을 움직이는 동력원으로 사용하는 배터리로서 100V 이상의 고전압을 말한다. 그러나, 이에 한정되지는 않으며, 저전압 배터리도 가능하다. The battery 110 may be configured with one battery cell, or a plurality of battery cells may be configured in series and/or in parallel. This battery cell can be a high voltage battery for an electric vehicle, such as a nickel metal battery, a lithium ion battery, or a lithium polymer battery. In general, a high voltage battery is a battery used as a power source for moving an electric vehicle, and refers to a high voltage of 100V or more. However, the present invention is not limited thereto, and a low-voltage battery is also possible.

또한, 이들 다수의 배터리 셀은 배터리 셀의 리드와 리드간 용접에 의해 연결된다. 용접은 최대 강도로 제작된다. In addition, these plurality of battery cells are connected by welding between the leads of the battery cells and the leads. Welds are made with maximum strength.

배터리(110)에는 배터리 커버(111)가 구성된다. 이 배터리 커버(111)와 온오프 스위치(120) 사이에는 스페이서(112)가 구성된다. 따라서, 배터리(110)가 과충전에 의해 팽창(즉, 스웰링(swelling))하면서 배터리 커버(111)의 일부가 부풀어 오르게 된다. 이러한 스웰링 부분(101)이 온오프 스위치(120)의 트리거(102)와 접촉된다. 이 경우, 온오프 스위치(120)는 온(ON)이 된다. 부연하면, 설정한 SOC의 스웰링 변위를 온오프 스위치로 감지하여 릴레이를 동작시켜 전원의 출입구 역할을 하는 메인 스위치(130)를 차단한다. The battery 110 includes a battery cover 111 . A spacer 112 is formed between the battery cover 111 and the on/off switch 120 . Accordingly, as the battery 110 expands (ie, swells) due to overcharging, a portion of the battery cover 111 swells. This swelling portion 101 is in contact with the trigger 102 of the on-off switch (120). In this case, the on-off switch 120 is turned on. In other words, the on-off switch detects the swelling displacement of the set SOC and operates the relay to block the main switch 130 serving as an entrance of power.

이와 달리, 과충전이 없으면 배터리(110)에 팽창 현상이 발생하지 않으므로 온오프 스위치(120)는 오프(OFF)가 된다.On the other hand, if there is no overcharging, the battery 110 does not expand, so the on-off switch 120 is turned off.

따라서, 온오프 스위치(120)는 노말 오픈 상태로서 평상시 오프가 되고, 팽창 현상이 있을 경우 온이 된다. Accordingly, the on-off switch 120 is normally turned off as a normally open state, and is turned on when there is an expansion phenomenon.

온오프 스위치(120)가 온되면 BMS(140)전원이 차단되어 메인 스위치(130)가 오프된다. 메인 스위치(130)가 오프되면 충전을 차단한다. When the on-off switch 120 is turned on, the BMS 140 power is cut off and the main switch 130 is turned off. When the main switch 130 is turned off, charging is interrupted.

메인 스위치(130)는 배터리(110)의 전원에 대한 출입구 역할을 수행하는 기능을 수행한다. 따라서, 온오프 스위치(120)가 온되면 배터리(110)에 충전되는 충전기(미도시)의 전원을 차단한다.The main switch 130 performs a function of serving as an entrance to the power of the battery 110 . Accordingly, when the on-off switch 120 is turned on, the power of the charger (not shown) charged in the battery 110 is cut off.

메인 스위치(130)는 PRA(Power Relay Assembly)로 구성된다. 물론, 이러한 릴레이 방식뿐만 아니라, FET(Field Effect Transistor), MOSFET(Metal Oxide Semiconductor FET), IGBT(Insulated Gate Bipolar Mode Transistor), 파워 정류 다이오드 등과 같은 반도체 스위칭 소자, 사이리스터, GTO(Gate Turn-Off) 사이리스터, TRIAC, SCR(Silicon Controlled Rectifier), I.C(Integrated Ciruit) 회로 등이 사용될 수 있다.The main switch 130 is configured as a PRA (Power Relay Assembly). Of course, in addition to such a relay method, semiconductor switching devices such as FET (Field Effect Transistor), MOSFET (Metal Oxide Semiconductor FET), IGBT (Insulated Gate Bipolar Mode Transistor), power rectifier diode, thyristor, GTO (Gate Turn-Off) A thyristor, TRIAC, Silicon Controlled Rectifier (SCR), Integrated Ciruit (IC) circuit, etc. may be used.

BMS(140)는 배터리(110)의 충방전을 제어하는 기능을 수행한다. 부연하면, BMS(140)는 친환경 차량용 배터리 관리를 최적화해 에너지 효율을 높이고 수명을 연장시켜주는 역할을 한다. 즉, 배터리(110)의 전압, 전류 및/또는 온도를 실시간으로 모니터링하고 과도한 충전 및/또는 방전을 미연에 방지해 배터리 안전성과 신뢰성을 높여주는 기능을 수행한다.The BMS 140 performs a function of controlling the charging and discharging of the battery 110 . In other words, the BMS 140 plays a role in optimizing battery management for eco-friendly vehicles to increase energy efficiency and extend lifespan. That is, it monitors the voltage, current, and/or temperature of the battery 110 in real time and prevents excessive charging and/or discharging in advance to improve battery safety and reliability.

친환경 차량의 예로서는 하이브리드 자동차(HEV: Hybrid Electric Vehicle), 플러그인 하이브리드 자동차(PHEV: Plug-in Hybrid Electric Vehicle), 전기차(EV: Electric Vehicle), 저속 전기 자동차(NEV: Neighborhood Electric Vehicle), 연료 전지 자동차(FCV: Fuel-Cell Vehicle) 등을 들 수 있다.Examples of eco-friendly vehicles include a hybrid electric vehicle (HEV), a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV), an electric vehicle (EV), a low-speed electric vehicle (NEV: Neighborhood Electric Vehicle), and a fuel cell vehicle. (FCV: Fuel-Cell Vehicle), etc. are mentioned.

온오프 스위치(120)만을 적용한 과충전 방지 방식의 경우 온오프 스위치(120)의 고장시 오동작으로 차량 시스템이 정지했을 경우 수리전에는 차량 운행이 불가능하다. 따라서, 스위치(120)의 고장으로 판단되었을 경우 별도의 전원을 메인 스위치(130)에 인가함으로써 차량 운행이 가능하게 된다. 이러한 구성을 보여주는 도면이 도 2에 도시된다.In the case of the overcharge prevention method in which only the on/off switch 120 is applied, if the vehicle system is stopped due to a malfunction when the on/off switch 120 fails, the vehicle cannot be operated before repair. Accordingly, when it is determined that the switch 120 has failed, a separate power supply is applied to the main switch 130 to enable vehicle operation. A diagram showing such a configuration is shown in FIG. 2 .

도 2는 도 1에 도시된 과충전 방지 장치(100)의 더 상세한 구성 블럭도이다. 도 2를 참조하면, 차량의 내부에 설치되며, 상기 온오프 스위치(120)가 오동작인 경우 오프로 동작하여 상기 차량의 운전을 수행하는 운전 진행 스위치(220), 상기 운전 진행 스위치(220)의 오프에 따라 온되어 상기 배터리(도 1의 110)의 전력을 차량에 공급하는 배터리 내부 스위치(210), 및/또는 메인 스위치(130)를 연결하는 전기적으로 연결하는 커넥터(240) 등을 포함하여 구성된다.FIG. 2 is a more detailed configuration block diagram of the overcharge prevention device 100 shown in FIG. 1 . Referring to FIG. 2 , a driving progress switch 220 installed inside a vehicle and configured to turn off when the on/off switch 120 is malfunctioning to perform driving of the vehicle, and the driving progress switch 220 . A battery internal switch 210 that is turned on according to off and supplies power of the battery (110 in FIG. 1) to the vehicle, and/or a connector 240 that electrically connects the main switch 130, etc. is composed

여기서, 상기 온오프 스위치(120)의 오동작은 상기 차량이 충전 모드가 아닌 경우에도 상기 온오프 스위치(120)가 온되는 것을 말한다. 부연하면, 충전 모드가 아닌데도, 온오프 스위치(120) 자체의 고장으로 인해, 상기 온오프 스위치(120)가 온이 되는 경우, 배터리 내부 스위치(210)가 온되어 메인 스위치(130)를 온상태로 유지한다. 이를 위해서는 운전 진행 스위치(220)가 오프가 된다. Here, the malfunction of the on-off switch 120 means that the on-off switch 120 is turned on even when the vehicle is not in the charging mode. In other words, when the on-off switch 120 is turned on due to a failure of the on-off switch 120 itself, even if it is not in the charging mode, the battery internal switch 210 is turned on to turn on the main switch 130 . keep it as For this, the driving progress switch 220 is turned off.

운전 진행 스위치(220)는 노말 클로즈 상태로서 평상시 온으로 동작하고, 온오프 스위치(120)의 오작동의 경우에는 오프(OFF)로 동작한다. 이 운전 진행 스위치(220)는 운전자의 동작에 의해 온 또는 오프될 수 있다. 물론, 이와 달리 HCU(Hybrid Control Unit) 등과 같은 제어기(미도시)에서 직접 온 또는 오프를 제어하는 방식도 가능하다.The driving progress switch 220 is normally turned on as a normally closed state, and in case of a malfunction of the on-off switch 120 , it is operated as OFF. The driving progress switch 220 may be turned on or off by a driver's operation. Of course, unlike this, a method of directly controlling on or off from a controller (not shown) such as a hybrid control unit (HCU) is also possible.

배터리 내부 스위치(210)는 배터리(도 1의 110)에 구성되는 VPD(Voltage Protection Device)에 구성된다. 이러한 배터리 내부 스위치(210)는 노말 클로즈 상태로서 평상시 온 상태를 유지하고, 온오프 스위치(120)가 과충전으로 인한 팽창 현상에 의해 온된 경우 오프가 된다. 물론, 앞서 기술한 바와 같이, 온오프 스위치(120)의 오작동으로 인한 경우, 운전 진행 스위치(220)를 동작하여 온오프 스위치(120)의 전원을 차단하여 배터리 내부 스위치(210)는 온 상태를 유지하게 된다.The battery internal switch 210 is configured in a voltage protection device (VPD) configured in the battery (110 in FIG. 1 ). The battery internal switch 210 maintains a normally on state as a normally closed state, and is turned off when the on-off switch 120 is turned on due to an expansion phenomenon due to overcharging. Of course, as described above, in the case of a malfunction of the on-off switch 120 , the operation progress switch 220 is operated to cut off the power of the on-off switch 120 , and the battery internal switch 210 turns on the on state. will keep

배터리 내부 스위치(210)는 릴레이 소자로 구성되나, 이에 한정되는 것은 FET(Field Effect Transistor), MOSFET(Metal Oxide Semiconductor FET), IGBT(Insulated Gate Bipolar Mode Transistor), 파워 정류 다이오드 등과 같은 반도체 스위칭 소자, 사이리스터, GTO(Gate Turn-Off) 사이리스터, TRIAC, SCR(Silicon Controlled Rectifier), I.C(Integrated Ciruit) 회로 등으로도 구성될 수 있다.The battery internal switch 210 is composed of a relay element, but is limited to a semiconductor switching element such as a FET (Field Effect Transistor), a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor FET), an IGBT (Insulated Gate Bipolar Mode Transistor), a power rectifying diode, etc.; It may be configured as a thyristor, a gate turn-off (GTO) thyristor, a TRIAC, a silicon controlled rectifier (SCR), an integrated circuit (IC) circuit, or the like.

도 2에 도시된 바와 같이, 온오프 스위치(120), 운전 진행 스위치(220), 배터리 내부 스위치(210)의 온오프에 따라 3가지 경우가 발생한다. As shown in FIG. 2 , three cases occur according to the on/off of the on/off switch 120 , the driving progress switch 220 , and the internal battery switch 210 .

1. 정상적인 경우, 메인 스위치(130) 온(PRA ON)1. In a normal case, the main switch 130 is on (PRA ON)

2. 과충전인 경우, GND(즉 메인 스위치(130) 오프)2. In case of overcharging, GND (ie main switch 130 off)

3. 온오프 스위치의 오동작, 메인 스위치(130) 온(PRA ON)3. Malfunction of on/off switch, main switch 130 on (PRA ON)

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 과충전 방지 과정을 보여주는 흐름도이다. 도 3을 참조하면, 차량 동작중 온오프 스위치(도 2의 120)가 온되는 지를 판단한다(단계 S310,S320). 3 is a flowchart illustrating an overcharge prevention process according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3 , it is determined whether the on/off switch ( 120 in FIG. 2 ) is turned on while the vehicle is operating (steps S310 and S320 ).

온오프 스위치(120)가 온되면, 이러한 온 상태가 과충전에 따른 배터리의 팽창 현상으로 인해 발생한 것인지 또는 오동작으로 인해 발생한 것인지를 판단하기 위해 충전 모드인지를 판단한다(단계 S330).When the on-off switch 120 is turned on, it is determined whether the on-state is in the charging mode in order to determine whether the on-state is caused by the expansion of the battery due to overcharging or due to a malfunction (step S330).

단계 S330에서 판단결과, 충전모드이면, 온오프 스위치(120)가 정상적으로 동작한 것으로, 배터리 내부 스위치(도 2의 210)를 오프하고, 이에 따라 메인 스위치(도 2의 130)가 오프된다(단계 S340,S341). 따라서, 배터리(도 1의 110)의 충방전이 차단된다.As a result of determination in step S330, in the charging mode, the on/off switch 120 is normally operated, and the internal switch 210 in the battery (210 in FIG. 2) is turned off, and accordingly, the main switch (130 in FIG. 2) is turned off (step S330). S340, S341). Accordingly, charging and discharging of the battery ( 110 in FIG. 1 ) is blocked.

이와 달리, 단계 S330에서 판단결과, 충전모드가 아니면, 이는 온오프 스위치(120)가 오동작으로 인해 온 된 상태이므로, 운전 진행 스위치(도 2의 220)를 오프 상태로 변경한다(단계 S350). On the other hand, if it is determined in step S330 that the charging mode is not in the charging mode, since the on-off switch 120 is in an on state due to a malfunction, the driving progress switch ( 220 in FIG. 2 ) is changed to an off state (step S350 ).

이 경우, 배터리 내부 스위치(210)는 온 상태를 유지하고, 이에 따라 메인 스위치(130)도 온 상태를 유지하여 정상적으로 차량이 운전이 가능하다. In this case, the battery internal switch 210 maintains an on state, and accordingly, the main switch 130 also maintains an on state, so that the vehicle can be driven normally.

100: 과충전 방지 장치
110: 배터리
120: 온오프 스위치
130: 메인 스위치
140: BMS(Battery Management System)
210: 배터리 내부 스위치
220: 운전 진행 스위치
240: 커넥터100: overcharge protection device
110: battery
120: on-off switch
130: main switch
140: BMS (Battery Management System)
210: battery internal switch
220: driving progress switch
240: connector

Claims (11)

배터리;
과충전에 따른 상기 배터리의 팽창 현상을 이용하여 상기 배터리의 표면과의 물리적 접촉 또는 비접촉으로 온 또는 오프되는 온오프 스위치;
상기 온오프 스위치의 온 또는 오프에 따라 온 또는 오프되는 메인 스위치; 및
상기 메인 스위치의 온 또는 오프에 따라 상기 메인 스위치와 연결 또는 연결 해제되는 BMS(Battery Management System);를 포함하며,
차량의 내부에 설치되며, 상기 온오프 스위치가 오동작인 경우 오프로 동작하여 상기 차량의 운전을 수행하는 운전 진행 스위치; 및
상기 운전 진행 스위치의 오프에 따라 온되어 상기 배터리의 전력을 상기 차량에 공급하는 배터리 내부 스위치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 과충전 방지 장치.
battery;
an on/off switch that is turned on or off through physical contact or non-contact with the surface of the battery by using the expansion phenomenon of the battery according to overcharging;
a main switch turned on or off according to on or off of the on-off switch; and
A battery management system (BMS) that is connected to or disconnected from the main switch according to the on or off of the main switch;
a driving progress switch installed inside the vehicle and configured to turn off when the on/off switch malfunctions to perform driving of the vehicle; and
and a battery internal switch that is turned on according to an OFF of the driving progress switch to supply power from the battery to the vehicle.
 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 배터리 내부 스위치는 상기 배터리의 내부에 설치되는 것을 특징으로 하는 과충전 방지 장치.
The method of claim 1,
The battery internal switch is an overcharge prevention device, characterized in that installed inside the battery.
 제 1 항에 있어서,
상기 운전 진행 스위치는 운전자의 동작에 의해 온 또는 오프되는 것을 특징으로 하는 과충전 방지 장치.
The method of claim 1,
The overcharge prevention device, characterized in that the driving progress switch is turned on or off by a driver's operation.
 제 1 항에 있어서,
상기 메인 스위치 또는 배터리 내부 스위치는 릴레이 소자인 것을 특징으로 하는 과충전 방지 장치.
The method of claim 1,
The main switch or the battery internal switch is an overcharge protection device, characterized in that the relay element.
 제 1 항에 있어서,
상기 배터리는 다수의 배터리 셀로 이루어지며, 상기 다수의 배터리 셀은 상기 다수의 배터리 셀의 리드와 리드간 용접에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 과충전 방지 장치.
The method of claim 1,
The battery includes a plurality of battery cells, and the plurality of battery cells are connected to each other by welding between leads of the plurality of battery cells.
 제 1 항에 있어서,
상기 온오프 스위치는 노말 오픈 상태로서 평상시 오프이고, 상기 운전 진행 스위치는 노말 클로즈 상태로서 평상시 온이고, 상기 배터리 내부 스위치는 노말 클로즈 상태로서 평상시 온인 것을 특징으로 하는 과충전 방지 장치.
The method of claim 1,
The on-off switch is normally off as a normally open state, the driving progress switch is normally on as a normally closed state, and the battery internal switch is normally on as a normally closed state.
 제 1 항에 있어서,
상기 온오프 스위치, 배터리 내부 스위치 및 메인 스위치를 연결하는 전기적으로 연결하는 커넥터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 과충전 방지 장치.
The method of claim 1,
The overcharge prevention device further comprising a connector electrically connecting the on-off switch, the battery internal switch, and the main switch.
 (a) 과충전에 따른 배터리의 팽창 현상을 이용하여 상기 배터리의 표면과의 물리적 접촉 또는 비접촉으로 온오프 스위치가 온 또는 오프되는 단계;
(b) 상기 온오프 스위치의 온 또는 오프에 따라 메인 스위치가 온 또는 오프되는 단계; 및
(c) 상기 메인 스위치의 온 또는 오프에 따라 BMS(Battery Management System)가 상기 메인 스위치와 연결 또는 연결 해제되는 단계;를 포함하며,
상기 (c) 단계는,
상기 온오프 스위치가 오동작인 경우를 판단하는 단계;
판단 결과, 오동작으로 판단되면, 차량의 내부에 설치되는 운전 진행 스위치가 상기 차량의 운전이 수행되도록 오프로 동작하고, 오동작이 아니면 상기 메인 스위치를 오프하는 단계; 및
상기 운전 진행 스위치의 오프에 따라 배터리 내부 스위치가 온되어 상기 배터리의 전력을 상기 차량에 공급하도록 상기 메인 스위치를 온하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 과충전 방지 방법.
(a) turning on or off the on-off switch by physical contact or non-contact with the surface of the battery using the expansion phenomenon of the battery according to overcharging;
(b) turning the main switch on or off according to the on or off of the on-off switch; and
(c) a step in which a battery management system (BMS) is connected to or disconnected from the main switch according to the on or off of the main switch;
Step (c) is,
determining when the on-off switch is malfunctioning;
as a result of the determination, when it is determined that the operation is malfunctioning, turning off a driving progress switch installed inside the vehicle to perform driving of the vehicle, and turning off the main switch if there is no malfunction; and
and turning on the main switch to supply power of the battery to the vehicle by turning on an internal switch of the battery according to the off of the driving progress switch.
 삭제delete 제 9 항에 있어서,
상기 운전 진행 스위치는 운전자의 동작에 의해 온 또는 오프되는 것을 특징으로 하는 과충전 방지 방법.

10. The method of claim 9,
The overcharge prevention method, characterized in that the driving progress switch is turned on or off by a driver's operation.
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