KR102589023B1 - 차량용 배터리 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

차량용 배터리 시스템 및 그 제어방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102589023B1
KR102589023B1 KR1020180120684A KR20180120684A KR102589023B1 KR 102589023 B1 KR102589023 B1 KR 102589023B1 KR 1020180120684 A KR1020180120684 A KR 1020180120684A KR 20180120684 A KR20180120684 A KR 20180120684A KR 102589023 B1 KR102589023 B1 KR 102589023B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery module
battery
terminal
bus bar
broken
Prior art date
Application number
KR1020180120684A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200040581A (ko
Inventor
전윤철
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사, 기아 주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020180120684A priority Critical patent/KR102589023B1/ko
Publication of KR20200040581A publication Critical patent/KR20200040581A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102589023B1 publication Critical patent/KR102589023B1/ko

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0046Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electric energy storage systems, e.g. batteries or capacitors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/14Conductive energy transfer
    • B60L53/18Cables specially adapted for charging electric vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4207Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572Means for preventing undesired use or discharge
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00Type of vehicle
    • B60Y2200/90Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91Electric vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00Type of vehicle
    • B60Y2200/90Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/92Hybrid vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2306/00Other features of vehicle sub-units
    • B60Y2306/15Failure diagnostics
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14Plug-in electric vehicles
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Abstract

본 발명에 따른 차량용 배터리 시스템은, 하나 이상의 배터리 셀을 포함하며, 서로 전기적으로 연결된 복수의 배터리 모듈; 네 개의 단자부를 가지며, 제1 단자부와 제2 단자부를 연결시켜 메인경로를 형성하고, 제3 단자부와 제4 단자부를 연결시켜 우회경로를 형성하되, 상기 제2 단자부는 상기 배터리 모듈의 일단에 연결되고, 상기 제4 단자부는 상기 배터리 모듈의 타단에 연결되며, 상기 제1 단자부 및 상기 제3 단자부는 다른 배터리 모듈의 타단에 연결되는 스위칭 장치; 상기 배터리 모듈의 상태를 센싱하는 센싱부; 및 상기 센싱된 배터리 모듈의 상태에 따라 상기 배터리 모듈의 고장여부를 판단하며, 상기 배터리 모듈의 고장여부에 따라 상기 스위치 장치를 제어하여 상기 복수의 배터리 모듈이 메인경로 또는 우회경로를 통해 전기적으로 연결되도록 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.

Description

차량용 배터리 시스템 및 그 제어방법{BATTERY SYSTEM FOR VEHICLE AND THE CONTROL METHOD OF THE SAME}
본 발명은 배터리 시스템 및 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배터리 시스템 중 특정 배터리 모듈에 이상이 발생한 경우, 해당 배터리 모듈을 차단하고 우회하여 나머지 정상적인 배터리 모듈로 배터리 시스템이 작동되도록 하는 배터리 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 하이브리드 자동차(HEV: Hybrid Electric Vehicle), 플러그인 하이브리드 자동차(PHEV: Plug-in Hybrid Electric Vehicle), 전기자동차(EV: Electric Vehicle), 연료전지 자동차(FCEV: Fuel Cell Electric Vehicle) 등과 같은 차량은 기본적으로 전기모터를 구동하기 위한 배터리 시스템을 차량에 탑재하게 된다. 참고로, 연료전지 자동차는 통상의 배터리와는 다른 연료전지를 탑재하지만, 본원에서는 배터리시스템이라는 용어에 연료전지와 같이 화학적인 방법으로 전기를 공급하는 모든 장치를 포함하는 개념으로 사용하기로 한다.
이러한 배터리 시스템은 전기모터가 탑재된 자동차에서 없어서는 안 될 필수 구성이다. 한편, 종래의 배터리 시스템을 살펴보면, 도 1에 도시된 바와 같이 각각의 배터리 모듈별로 차단용 스위치와 우회용 스위치가 설치되었으며, 차량의 충돌 또는 외력에 의해 배터리 시스템의 내부 배터리 모듈의 손상이 발생할 경우, 배터리 제어기에서 이를 감지하여 손상된 배터리 모듈을 전체 배터리 시스템 회로 구성에서 차단하고 우회 스위치를 작동시켜 우회 경로를 통해 정상적인 배터리 모듈만을 이용하여 전체 배터리 시스템이 작동되도록 하였다. 하지만, 종래 기술의 경우, 차단용과 우회용 두개의 스위치를 적용하기 때문에 두개의 스위치 중 한개의 스위치에서 고장이 발생하면 본래의 목적인 배터리 시스템 안정성을 확보하기 불가한 문제점이 있었다. 아울러, 두개의 스위치가 정상적인 동작을 하지 않을 경우 주행 중에 모터 측으로 전원이 공급되지 않기 때문에 특히, 고속 주행 시에는 승객이 안전사고에 노출될 수 있다는 문제점이 있었다.
KR 10-2013-0110386 A
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 센싱된 배터리 모듈의 상태에 따라 배터리 모듈의 고장여부를 판단하며, 배터리 모듈의 고장여부에 따라 스위치 장치를 제어하여 복수의 배터리 모듈이 메인경로 또는 우회경로를 통해 전기적으로 연결되도록 차량용 배터리 시스템 및 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 차량용 배터리 시스템은, 하나 이상의 배터리 셀을 포함하며, 서로 전기적으로 연결된 복수의 배터리 모듈; 네 개의 단자부를 가지며, 제1 단자부와 제2 단자부를 연결시켜 메인경로를 형성하고, 제3 단자부와 제4 단자부를 연결시켜 우회경로를 형성하되, 상기 제2 단자부는 상기 배터리 모듈의 일단에 연결되고, 상기 제4 단자부는 상기 배터리 모듈의 타단에 연결되며, 상기 제1 단자부 및 상기 제3 단자부는 다른 배터리 모듈의 타단에 연결되는 스위칭 장치; 상기 배터리 모듈의 상태를 센싱하는 센싱부; 및 상기 센싱된 배터리 모듈의 상태에 따라 상기 배터리 모듈의 고장여부를 판단하며, 상기 배터리 모듈의 고장여부에 따라 상기 스위치 장치를 제어하여 상기 복수의 배터리 모듈이 메인경로 또는 우회경로를 통해 전기적으로 연결되도록 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 스위치 장치는,
내부공간이 형성된 케이스; 상기 케이스의 상단에 설치되며 작약을 포함하는 작약부; 상기 작약부의 하측에 설치되며 작약부가 동작하여 작약이 터질 시 발생하는 압력에 의해 하방으로 이동되는 플런저부; 중앙부 및 양 끝단부를 포함하며, 상기 중앙부는 상기 플런저부에 결합되고, 상기 양끝단부에 상기 제1 단자부 및 상기 제2 단자부가 형성된 메인버스바; 및 상기 메인버스바의 양 끝단부 하측에 설치되고, 상기 양 끝단부에 상기 제3단자부 및 상기 제4단자부가 형성된 우회버스바; 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 우회버스바에서 상기 제3 단자부 및 상기 제4 단자부는 상기 메인버스바의 중앙부의 길이만큼 이격되어 설치될 수 있다.
상기 제어부는 상기 배터리 모듈이 고장난 것으로 판단된 경우, 상기 작약부를 작동시켜 작약이 터지도록 할 수 있다.
상기 제어부는, 복수의 배터리 모듈이 복수의 스위칭 장치와 연결되어 있는 경우에서 특정 배터리 모듈이 고장난 것으로 판단된 경우, 상기 특정 배터리 모듈의 일단에 제2 단자부가 연결된 스위치 장치의 작약부를 작동시켜 작약이 터지도록 할 수 있다.
상기 메인버스바의 중앙부의 양 끝단에는 상기 작약부가 작동하여 작약이 터질 시 발생하는 압력에 의해 플런저부가 하방으로 이동할 시 상기 플런저부와 결합된 중앙부가 파단되도록 하는 노치가 형성될 수 있다.
상기 우회버스바의 상기 제3 단자부 및 상기 제4 단자부는, 상기 작약이 터짐에 따라 메인버스바에서 파단된 중앙부가 하측으로 이동하여 정지할 시, 상기 중앙부의 양 끝단과 접촉되는 위치에 될 수 있다.
상기 스위칭 장치는 상기 메인버스바를 통해 메인경로를 형성하여 배터리 모듈이 전기적으로 연결되도록 할 수 있다.
상기 제어부는, 복수의 배터리 모듈이 복수의 스위칭 장치와 연결되어 있는 경우에서 특정 배터리 모듈이 고장난 것으로 판단된 경우, 상기 특정 배터리 모듈의 일단에 제2 단자부가 연결된 스위치 장치의 작약부를 동작시켜 작약이 터지도록함으로써 상기 플런저부가 하방으로 이동하도록 하여 상기 메인버스바의 중앙부를 파단시키고, 파단된 중앙부가 우회버스바의 제3 단자부 및 제4 단자부와 연결되어 우회경로를 형성하도록 하여 상기 우회경로를 통해 배터리 모듈이 전기적으로 연결되도록 할 수 있다.
상술한 다른 목적을 달성하기 위해 차량용 배터리 시스템을 이용한 차량용 배터리 시스템 제어방법은, 센싱부에서 복수의 배터리 모듈의 상태를 센싱하는 단계; 센싱된 배터리 모듈의 상태에 따라 배터리 모듈의 고장여부를 판단하는 단계; 및 배터리 모듈이 고장난 경우, 스위칭 장치를 제어하여 복수의 배터리 모듈이 메인경로 또는 우회경로를 통해 전기적으로 연결되도록 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 센싱된 배터리 모듈의 상태에 따라 배터리 모듈의 고장여부를 판단하며, 배터리 모듈의 고장여부에 따라 스위치 장치를 제어하여 복수의 배터리 모듈이 메인경로 또는 우회경로를 통해 전기적으로 연결되도록 함으로써, 배터리시스템의 전원 차단으로 인해 주행 불가와 같은 상황을 방지할 수 있고 주행 안전성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 차량용 배터리 시스템에서 우회 스위치 및 차단 스위치가 각 배터리 모듈에 탑재된 것을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따란 차량용 배터리 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 시스템에서, 특정 배터리 모듈에 이상이 감지되는 것을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 시스템에서, 특정 배터리 모듈에 이상이 감지되어, 스위치 장치가 작동하여 기존의 메인경로에서 우회경로로 연결되는 모습을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 시스템에서, 스위치 장치의 작동을 통해 기존의 메인경로에서 우회경로로 연결되는 것을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 시스템에서 스위치 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 시스템의 제어방법의 흐름을 나타내는 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 배터리 시스템 및 제어방법에 대해 살펴본다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따란 차량용 배터리 시스템의 구성을 도시한 도면이고, 도 3은 특정 배터리 모듈에 이상이 감지되는 것을 나타내는 도면이며, 도 4는 특정 배터리 모듈에 이상이 감지되어, 스위치 장치가 작동하여 기존의 메인경로에서 우회경로로 연결되는 모습을 나타내는 도면이며, 도 5는 스위치 장치의 작동을 통해 기존의 메인경로에서 우회경로로 연결되는 것을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 6은 스위치 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 시스템은, 배터리 모듈(100), 스위칭 장치(200), 센싱부(300) 및 제어부(400)를 포함하여 구성될 수 있다.
구체적으로, 배터리 모듈(100)은 하나 이상의 배터리 셀을 포함하여 구성될 수 있으며, 각 배터리 모듈(100)은 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 배터리 모듈(100)은 모터가 탑재된 차량의 경우, 해당 모터가 구동되도록 하는 에너지를 제공하는 역할을 하며, 전기모터 이외의 차량 전장부하들에 에너지를 제공할 수 있다.
스위칭 장치(200)는 네 개의 단자부를 가지며, 제1 단자부(241)와 제2 단자부(242)를 연결시켜 메인경로를 형성하고, 제3 단자부(251)와 제4 단자부(252)를 연결시켜 우회경로를 형성하되, 제2 단자부(242)는 배터리 모듈(100)의 일단에 연결되고, 제4 단자부(252)는 배터리 모듈(100)의 타단에 연결되며, 제1 단자부(241) 및 제3 단자부(251)는 다른 배터리 모듈의 타단에 연결될 수 있다. 도 2를 참조하여, 스위칭 장치(200a, 200b, 200c)와 배터리 모듈(100a, 100b, 100c)들 간의 연결관계를 설명하면, 스위칭 장치(200b)의 제2 단자부(242)는 배터리 모듈(100b)의 일단에 연결되고, 제4 단자부(252)는 배터리 모듈(100b)의 타단에 연결되며, 제1 단자부(241) 및 제3 단자부(251)는 다른 배터리 모듈(100a)의 타단에 연결될 수 있다. 다시 말해, 여기서 다른 배터리 모듈이란 복수의 배터리 모듈들 중에서 기준이 되는 배터리 모듈에 전기적으로 연결된 인접한 배터리 모듈을 의미할 수 있다.
센싱부(300)는 배터리 모듈(100)의 상태를 센싱하는 역할을 한다. 여기서, 배터리 모듈(100)의 상태는 배터리 모듈(100)을 구성하는 배터리 셀의 전류, 전압, 충전상태 및 온도 등의 데이터일 수 있다. 도면에 구체적으로 도시하지는 않았으나, 실시예에 따라, 센싱부(300)는 배터리 셀의 전류를 측정하는 전류측정부, 전압을 측정하는 전압측정부 및 온도를 측정하는 온도측정부 등을 포함하여 구성될 수 있다. 아울러, 센싱부(300)는 센싱된 배터리 모듈(100)의 상태 데이터를 제어부(400)에 전달할 수 있다.
제어부(400)는 센싱된 배터리 모듈의 상태에 따라 배터리 모듈의 고장여부를 판단하며, 배터리 모듈의 고장여부에 따라 스위치 장치를 제어하여 복수의 배터리 모듈이 메인경로 또는 우회경로를 통해 전기적으로 연결되도록 제어할 수 있다. 아울러 제어부(400)는 배터리 모듈이 고장난 것으로 판단된 경우, 스위칭 장치(200)의 작약부(220)를 작동시켜 작약이 터지도록 할 수 있다. 보다 구체적으로, 제어부(400)는, 복수의 배터리 모듈이 복수의 스위칭 장치와 연결되어 있는 경우에서 특정 배터리 모듈이 고장난 것으로 판단된 경우, 특정 배터리 모듈의 일단에 제2 단자부가 연결된 스위치 장치의 작약부를 작동시켜 작약이 터지도록 할 수 있다. 제어부(400)를 통해 배터리 모듈의 고장 여부에 따라 스위치 장치가 제어되어 복수의 배터리 모듈이 메인경로 또는 우회경로를 통해 전기적으로 연결되는 것에 대해서는 추후 도 3 내지 도 4를 통해 보다 상세히 설명하기로 한다.
제어부(400)에서 배터리 모듈의 고장 여부에 따라 스위치 장치가 제어되어 복수의 배터리 모듈이 메인경로 또는 우회경로를 통해 전기적으로 연결되는 것을 설명하기 위해서는 스위칭 장치(200)의 구조에 대해 이해할 필요가 있는데, 도 6을 참조하여 스위칭 장치(200)를 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 6에 도시된 바와 같이, 스위칭 장치(200)는 내부공간이 형성된 케이스(210), 케이스(210)의 상단에 설치되며 작약을 포함하는 작약부(220), 작약부의 하측에 설치되며 작약부가 동작하여 작약이 터질 시 발생하는 압력에 의해 하방으로 이동하는 플런저부(230), 중앙부 및 양 끝단부를 포함하는 메인버스바(240), 메인버스바의 양 끝단부 하측에 설치되는 우회버스바(250)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 메인버스바(240)의 중앙부(243)는 플런저부(230) 결합되고, 메인버스바(240)의 양 끝단부에 제1 단자부(241) 및 제2 단자부(242)가 형성될 수 있다. 또한, 메인버스바(240)의 중앙부(243)의 양 끝단에는 작약부(220)가 작동하여 작약이 터질 수 발생하는 압력에 의해 플런저부(230)가 하방으로 이동할 시, 플런저부(230)와 결합된 중앙부(243)가 파단되도록 하는 노치(244)가 형성될 수 있다.
아울러, 메인버스바(240)의 양 끝단부 하측에는 우회버스바(250)의 제3 단자부(251) 및 제4 단자부(252)가 형성될 수 있다. 이때, 우회버스바(250)에서 제3 단자부(251) 및 제4 단자부(252)는 메인버스바(240)의 중앙부(243)의 길이만큼 이격되어 설치될 수 있다. 또한, 우회버스바(250)의 제3 단자부(251) 및 제4 단자부(252)는 작약이 터짐에 따라 메인버스바(240)에서 파단된 중앙부가(243) 플런저부(230)와 함께 하측으로 이동하되 플런저부(230)의 하면이 케이스(210)의 하면과 맞닿아 정지할 시, 중앙부(243)의 양 끝단과 접촉되는 위치에 설치될 수 있다.
다시 말해, 도 5를 참조하면, 스위칭 장치(200)는 배터리 모듈이 정상인 경우, 메인버스바(240)를 통해 메인경로를 형성하여 복수의 배터리 모듈이 전기적으로 연결되도록 할 수 있으며, 특정 배터리 모듈이 고장난 경우, 제3 단자부(251), 메인버스바에서 파단된 중앙부(243) 및 제4 단자부(252)를 통해 우회경로를 형성하여, 고장난 특정 배터리 모듈을 제외한 나머지 배터리 모듈이 우회경로를 통해 서로 전기적으로 연결되도록 할 수 있다.
한편, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 시스템에서, 특정 배터리 모듈에 이상이 감지되는 것을 나타내는 도면이며, 도 4는 특정 배터리 모듈에 이상이 감지되어, 스위치가 작동하여 기존의 메인경로에서 우회경로로 연결되는 모습을 나타내는 도면이다.
앞서 설명한 바와 같이, 제어부(400)는 센싱부(300)에서 센싱된 배터리 모듈(100)의 상태 정보를 전달받고, 전달된 상태 정보를 데이터베이스(미도시)에 기 저장되어 있는 정보와 비교하여 배터리 모듈(100)의 고장여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 센싱된 배터리 셀의 전류가 사전 설정된 기준 전류 값의 오차범위 밖인 경우, 해당 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈이 고장이라고 판단할 수 있다. 아울러, 센싱된 배터리의 전압 및 온도가 사전 설정된 기준 값의 오차 범위 밖인 경우, 해당 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈이 고장이라고 판단할 수 있다.
이처럼, 도 3에 도시된 바와 같이, 제어부(400)에서 복수의 배터리 모듈이 복수의 스위칭 장치와 연결되어 있는 경우에서 특정 배터리 모듈(100b)이 고장난 것으로 판단된 경우, 특정 배터리 모듈(100b)의 일단에 제2 단자부(242)가 연결된 스위치 장치(200b)의 작약부(210)를 동작시켜 작약이 터지도록 함으로써, 플런저부(230)가 하방으로 이동하도록 하여 메인버스바(240)의 중앙부(243)를 파단시키고, 파단된 중앙부가 우회버스바(250)의 제3 단자부(251) 및 제4 단자부(252)와 연결되어 우회경로를 형성하도록 하여 도 4에 도시된 바와 같이 해당 우회경로를 통해 나머지 배터리 모듈이 전기적으로 연결되도록 할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 시스템의 제어방법의 흐름을 나타내는 도면이다. 도 7을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 시스템의 제어방법은, 센싱부에서 복수의 배터리 모듈의 상태를 센싱하는 단계; 센싱된 배터리 모듈의 상태에 따라 배터리 모듈의 고장여부를 판단하는 단계 및 배터리 모듈이 고장난 경우, 스위칭 장치를 제어하여 복수의 배터리 모듈이 메인경로 또는 우회경로를 통해 서로 전기적으로 연결되도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 아울러, 배터리 모듈이 고장나지 않은 경우에는, 센싱부에서 복수의 배터리 모듈의 상태를 지속적으로 센싱하여 센싱된 정보를 제어부로 전달하고, 제어부에서 배터리 모듈의 고장여부를 모니터링하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 시스템의 제어방법의 각 단계에서의 기술적 특징은 앞서 설명한 차량용 배터리 시스템의 세부 구성의 기술적 특징과 동일하므로 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
100: 배터리 모듈 200: 스위칭 장치
210: 케이스 220: 작약부
230: 플런저부 240: 메인버스바
241: 제1 단자부 242: 제2 단자부
243: 중앙부 244: 노치
250: 우회버스바 251: 제3 단자부
252: 제4 단자부 300: 센싱부
400: 제어부
10: 배터리 시스템 11,12,13: 배터리 모듈
14: ECU 15,16,17: 우회경로 스위치
18,19,20: 우회경로 21,22,23: 차단 스위치
24; 메인 파워 전달경로

Claims (10)

  1. 하나 이상의 배터리 셀을 포함하며, 서로 전기적으로 연결된 복수의 배터리 모듈;
    네 개의 단자부를 가지며, 제1 단자부와 제2 단자부를 연결시켜 메인경로를 형성하고, 제3 단자부와 제4 단자부를 연결시켜 우회경로를 형성하되, 상기 제2 단자부는 상기 배터리 모듈의 일단에 연결되고, 상기 제4 단자부는 상기 배터리 모듈의 타단에 연결되며, 상기 제1 단자부 및 상기 제3 단자부는 다른 배터리 모듈의 타단에 연결되는 스위칭 장치;
    상기 배터리 모듈의 상태를 센싱하는 센싱부; 및
    상기 센싱된 배터리 모듈의 상태에 따라 상기 배터리 모듈의 고장여부를 판단하며, 상기 배터리 모듈의 고장여부에 따라 상기 스위칭 장치를 제어하여 상기 복수의 배터리 모듈이 메인경로 또는 우회경로를 통해 전기적으로 연결되도록 제어하는 제어부;를 포함하되,
    상기 스위칭 장치는,
    내부공간이 형성된 케이스;
    상기 케이스의 상단에 설치되며 작약을 포함하는 작약부;
    상기 작약부의 하측에 설치되며 작약부가 동작하여 작약이 터질 시 발생하는 압력에 의해 하방으로 이동되는 플런저부;
    중앙부 및 양 끝단부를 포함하며, 상기 중앙부는 상기 플런저부에 결합되고, 상기 양끝단부에 상기 제1 단자부 및 상기 제2 단자부가 형성된 메인버스바; 및
    상기 메인버스바의 양 끝단부 하측에 설치되고, 상기 양 끝단부에 상기 제3단자부 및 상기 제4단자부가 형성된 우회버스바; 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 시스템.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 우회버스바에서 상기 제3 단자부 및 상기 제4 단자부는 상기 메인버스바의 중앙부의 길이만큼 이격되어 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 상기 배터리 모듈이 고장난 것으로 판단된 경우, 상기 작약부를 작동시켜 작약이 터지도록 하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제어부는, 복수의 배터리 모듈이 복수의 스위칭 장치와 연결되어 있는 경우에서 특정 배터리 모듈이 고장난 것으로 판단된 경우, 상기 특정 배터리 모듈의 일단에 제2 단자부가 연결된 스위치 장치의 작약부를 작동시켜 작약이 터지도록 하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 메인버스바의 중앙부의 양 끝단에는 상기 작약부가 작동하여 작약이 터질 시 발생하는 압력에 의해 플런저부가 하방으로 이동할 시 상기 플런저부와 결합된 중앙부가 파단되도록 하는 노치가 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 우회버스바의 상기 제3 단자부 및 상기 제4 단자부는, 상기 작약이 터짐에 따라 메인버스바에서 파단된 중앙부가 하측으로 이동하여 정지할 시, 상기 중앙부의 양 끝단과 접촉되는 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 스위칭 장치는 상기 메인버스바를 통해 메인경로를 형성하여 배터리 모듈이 전기적으로 연결되도록 하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 시스템.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는, 복수의 배터리 모듈이 복수의 스위칭 장치와 연결되어 있는 경우에서 특정 배터리 모듈이 고장난 것으로 판단된 경우, 상기 특정 배터리 모듈의 일단에 제2 단자부가 연결된 스위치 장치의 작약부를 동작시켜 작약이 터지도록함으로써 상기 플런저부가 하방으로 이동하도록 하여 상기 메인버스바의 중앙부를 파단시키고, 파단된 중앙부가 우회버스바의 제3 단자부 및 제4 단자부와 연결되어 우회경로를 형성하도록 하여 상기 우회경로를 통해 배터리 모듈이 전기적으로 연결되도록 하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 시스템.
  10. 청구항 1의 차량용 배터리 시스템을 이용한 차량용 배터리 시스템 제어방법은,
    센싱부에서 복수의 배터리 모듈의 상태를 센싱하는 단계;
    센싱된 배터리 모듈의 상태에 따라 배터리 모듈의 고장여부를 판단하는 단계; 및
    배터리 모듈이 고장난 경우, 스위칭 장치를 제어하여 복수의 배터리 모듈이 메인경로 또는 우회경로를 통해 전기적으로 연결되도록 제어하는 단계;를 포함하는 차량용 배터리 시스템 제어방법.
KR1020180120684A 2018-10-10 2018-10-10 차량용 배터리 시스템 및 그 제어방법 KR102589023B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180120684A KR102589023B1 (ko) 2018-10-10 2018-10-10 차량용 배터리 시스템 및 그 제어방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180120684A KR102589023B1 (ko) 2018-10-10 2018-10-10 차량용 배터리 시스템 및 그 제어방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200040581A KR20200040581A (ko) 2020-04-20
KR102589023B1 true KR102589023B1 (ko) 2023-10-16

Family

ID=70467549

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180120684A KR102589023B1 (ko) 2018-10-10 2018-10-10 차량용 배터리 시스템 및 그 제어방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102589023B1 (ko)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130110386A (ko) 2012-03-29 2013-10-10 현대자동차주식회사 차량의 배터리시스템 보호장치
EP2811548B1 (en) * 2013-06-07 2017-08-09 Autoliv Development AB Battery module disconnect arrangement
KR102566901B1 (ko) * 2015-09-30 2023-08-14 렐렉트리파이 피티와이 엘티디 배터리 시스템
CN110049897A (zh) * 2016-10-18 2019-07-23 神经智能系统公司 用于为电动车辆充电的充电站
KR20180092062A (ko) * 2017-02-08 2018-08-17 에이치엘그린파워 주식회사 차량용 배터리 모듈의 과충전 차단 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200040581A (ko) 2020-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10933751B2 (en) Power distribution system
US10230231B2 (en) High voltage cutoff for electrified vehicles
US10202042B2 (en) Electric vehicle power conversion system
EP2171824B1 (en) Method of deactivating faulty battery cells
CN109649216B (zh) 驱动电池的自动连接
KR102197254B1 (ko) 차량을 위한 안전한 에너지 공급 장치
KR101601379B1 (ko) 배터리 과충전 안전 장치
JP6467451B2 (ja) 車両用電源装置
CN104253258A (zh) 电池的防过充装置
JP2012517211A (ja) 高信頼性駆動用バッテリー
KR20090102896A (ko) 하이브리드 차량의 배터리 보호방법
EP2684729B1 (en) Contact arrangement for safe disconnection of a power supply in a vehicle
KR20140114372A (ko) 하이브리드 차량들에서의 고 전압 케이블 검출을 위한 시스템 및 방법
EP3566894B1 (en) Battery pack for vehicle
CN109070756B (zh) 包括保险装置的高压电池系统
KR102454579B1 (ko) 전기적 온보드 전력 공급 시스템 및 이러한 온보드 전력 공급 시스템을 작동하기 위한 방법
CN104052095A (zh) 蓄电池单池单元以及用于监控蓄电池单池的方法
KR102589023B1 (ko) 차량용 배터리 시스템 및 그 제어방법
KR101976849B1 (ko) 배터리 과충전 및 과방전 방지 장치
CN104052097A (zh) 蓄电池模块以及用于监控蓄电池模块的方法
JP6229668B2 (ja) 蓄電システム
KR20210060136A (ko) 차량용 캐패시터 방전을 위한 능동 방전회로
EP4068547A1 (en) Vehicle-mounted battery system
WO2023145465A1 (ja) 車載電源システム
CN113727880B (zh) 电池系统

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant