KR20130051205A - 차량 충돌시 배터리 전원 차단장치 - Google Patents

차량 충돌시 배터리 전원 차단장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 배터리팩이 내장 설치된 배터리팩하우징; 상기 배터리팩하우징에 마련되며, 충돌에 따른 차체 변형시 차체와 접촉되도록 하는 전도성 센싱부; 및 상기 배터리팩과 연결되며, 차체와 전도성 센싱부의 접촉여부에 따른 전압 센싱값이 설정되어, 상기 센싱값에 따라 배터리팩의 전원을 연결 또는 차단하도록 하는 제어부;를 포함하여 구성되는 차량 충돌시 배터리 전원 차단장치가 소개된다.

Description

차량 충돌시 배터리 전원 차단장치{APPARATUS FOR SHUTTING OFF POWER SUPPLY IN CASE OF REAR-ENDER OF VEHICLE}
본 발명은 차량 충돌시 차체 변형으로 인한 배터리팩의 접촉 여부에 따라 배터리의 전원이 차단되도록 한 차량 충돌시 고전압 배터리의 전원 차단장치에 관한 것이다.
일반적으로, 하이브리드 자동차를 비롯하여 전기자동차나 연료전지 자동차에는 차량 구동을 위한 전기에너지를 공급하기 위해 고전압 배터리가 사용된다.
이러한, 고전압 배터리는 다수의 단위전지(모듈)를 연결하여 고전압을 만들 수 있는 배터리팩이 구성되며, 이를 이용하여 높은 전력을 발생시킨다.
즉, 고전압 배터리에 저장된 에너지를 인버터를 통해 모터에 전달하여 차량 시동, 가속, 엔진 고효율점 운행 등에 사용하고, 엔진에서 잉여에너지가 발생하면 모터를 발전기로 이용하여 그 잉여 에너지를 고전압 배터리에 저장한다.
아울러, 고전압 배터리는 하이브리드 자동차의 주행 중 엔진의 구동력을 보조하는 구동모터에 전기에너지를 공급하는 장치로서, 최소 직류전압이 약 220V 이상이고 충/방전되는 최대 전류가 약 100A 이상에서 제어되는 고에너지 저장시스템이다.
이처럼, 고전압의 전원을 가진 차량이 충돌 등에 의해 충격을 받게 되는 경우, 고전압 배터리는 물론, 고전압 배터리로부터 전압을 공급받는 전기기기에 그 충격력이 직접적 또는 간접적으로 가해지게 되고, 이는 곧 배터리의 발화 및 폭발 사고로 이어지거나, 화재가 발생될 수 있어 차량 안전사고의 위험이 있다.
이에, 차량 충돌시 고전압 배터리의 전원을 차단할 수 있는 다양한 방안이 강구되고 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 배터리 전원차단장치로써, 자동차의 추돌/충돌로 인한 충격을 충격감지센서(2)가 감지하면, 상기 충격감지센서(2)에 인가되는 충격감지신호와 추돌/충돌의 충격감지를 위한 최저 충격감지치에 해당하는 기준전압치(Vs)를 비교하여 전원차단 제어신호로서 출력하고, 상기 제어신호에 의해 전원차단구동수단(3)과 전원차단수단(4)이 작동 및 제어되어 배터리(1)의 전원경로를 차단한다.
그러나, 상기한 종래 기술은 차량의 충격을 감지하기 위한 충격감지센서를 별도 장착해야 함으로써, 충격감지센서 장착에 따른 차량의 생산원가가 높아지는 문제가 있다.
특히, 종래 기술의 경우 충격감지센서가 설치된 위치에 충돌시에만 충격력을 감지하기 때문에, 충격감지센서가 설치되지 않은 부분에 충돌이 발생하는 경우 충돌을 감지하지 못하게 되는 문제가 발생된다.
본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 차량 충돌시 차체 변형으로 인한 배터리팩의 접촉 여부에 따라 배터리의 전원이 차단되도록 한 차량 충돌시 고전압 배터리의 전원 차단장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 배터리팩이 내장 설치된 배터리팩하우징; 상기 배터리팩하우징에 마련되며, 충돌에 따른 차체 변형시 차체와 접촉되도록 하는 전도성 센싱부; 및 상기 배터리팩과 연결되며, 차체와 전도성 센싱부의 접촉여부에 따른 전압 센싱값이 설정되어, 상기 센싱값에 따라 배터리팩의 전원을 연결 또는 차단하도록 하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 전도성 센싱부는 배터리팩하우징의 외형면 일부를 둘러싸는 형상으로 마련될 수 있다.
상기 전도성 센싱부는 띠 형상으로 형성될 수 있다.
상기 배터리팩하우징은 절연체일 수 있다.
상기 제어부와 배터리팩과의 사이에 릴레이가 연결되며; 차체와 전도성 센싱부가 접촉되지 않는 경우, 제어부에서는 이에 해당하도록 설정된 전압인 제1센싱값을 센싱하여 릴레이에 전원연결신호를 송부하고; 차체와 전도성 센싱부가 접촉되는 경우, 제어부에서는 이에 해당하도록 설정된 전압인 제2센싱값을 센싱하여 릴레이에 전원차단신호를 송부할 수 있다.
상기 제1센싱값은 제2센싱값보다 상대적으로 높은 전압수치로 설정될 수 있다.
상기 제어부는, BMS(Battery Management System)가 제1센싱값 또는 제2센싱값을 센싱하며, 상기 BMS에서 제1센싱값 또는 제2센싱값에 대응하는 전원연결신호 또는 전원차단신호를 릴레이에 직접 송부할 수 있다.
상기 제어부는, BMS(Battery Management System)가 제1센싱값 또는 제2센싱값을 센싱하여 차량제어기(HCU:Hybrid Control Unit)에 송부하고, 상기 차량제어기에서 제1센싱값 또는 제2센싱값에 대응하는 전원연결신호 또는 전원차단신호를 릴레이에 송부할 수 있다.
상기 릴레이에 전원차단신호 송부시 경고등을 점등할 수 있다.
상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 차량의 충돌/추돌 사고에 따른 배터리에 충격력 발생시 배터리의 전원을 차단함으로써, 배터리의 화재 및 폭발 사고를 방지하여 차량 및 인명 안전사고를 예방할 수 있는 효과가 있다.
또한, 차량의 충돌/추돌 사고를 감지하기 위한 센싱방식이 간단한 구조이면서 가격경쟁력이 있는 전도체를 이용하여 구현함으로써, 차량의 생산원가를 절감할 수 있는 효과도 있다.
더욱이, 전도성 센싱부가 배터리팩하우징의 외형면을 둘러싸는 형태로 마련됨으로써, 차체와의 접촉에 따른 감지면적을 증대시켜 충돌 감지능력을 크게 향상시킬 수 있으며, 배터리팩 탑재 위치에 관계없이 전도성 센싱부의 적용이 가능하여 적용 호환성이 매우 우수한 장점이 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 자동차 충돌시 전원차단장치의 회로도.
도 2는 본 발명에 의한 배터리 전원 차단장치의 배터리팩 탑재 구성을 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명에 의한 배터리팩하우징과 전도성 센싱부의 구성을 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명에 의한 차체와 배터리팩의 설치 구조를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 의한 배터리 전원 차단장치에서의 평상시 제어부 작동상태를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 의한 배터리 전원 차단장치에서의 충돌/추돌시 제어부 작동상태를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명에 의한 배터리 전원 차단장치의 전원 차단과정을 나타낸 흐름도.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2 내지 도 7을 통해 도시된 본 발명의 차량 충돌시 배터리 전원 차단장치는, 차량 충돌시 차체(50) 변형으로 인한 배터리팩(11)의 접촉 여부에 따라 배터리의 전원이 차단되는 구조로써, 배터리팩(11)이 내장 설치된 배터리팩하우징(10)과, 상기 배터리팩하우징(10)에 마련되며, 충돌에 따른 차체(50) 변형시 차체(50)와 접촉되도록 하는 전도성 센싱부(20)와, 상기 배터리팩(11)과 연결되며, 차체(50)와 전도성 센싱부(20)의 접촉여부에 따른 전압 센싱값이 설정되어, 상기 센싱값에 따라 배터리팩(11)의 전원을 연결 또는 차단하도록 하는 제어부(40)를 포함하여 구성된다.
즉, 차량의 충돌/추돌 사고에 의해 차체(50) 변형시 변형된 차체(50)가 전도성 센싱부(20)에 접촉되면, 제어부(40)에서 이를 감지하고 릴레이(30) 등에 전원차단신호를 송부함으로써, 배터리의 전원을 차단할 수 있게 된다.
여기서, 도 2에서는 상기 배터리팩(11)이 내장된 배터리팩하우징(10)이 설명의 이해 편의상 차량의 트렁크룸 내부에 탑재된 것으로 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3 및 도 4와 같이 상기 전도성 센싱부(20)는 배터리팩하우징(10)의 외형면 일부를 둘러싸는 형상으로 마련된 구성으로, 배터리팩하우징(10)의 외측면에서 감지되는 차체(50)와 접촉에 따른 감지면적을 증대시켜 충돌 감지능력을 향상시킬 수 있게 된다.
여기서, 상기 전도성 센싱부(20)와 차체(50)는 전도체로써, 전도성 센싱부(20)와 차체(50)의 접촉시 전기가 전도되어 차체(50)와 접촉을 감지할 수 있게 된다.
즉, 전도성 센싱부(20)가 배터리팩하우징(10)의 양측 외형면과, 후방 외형면을 감싸는 형상으로 마련됨으로써, 차량의 후방 및 측방에서의 추돌 사고시 이들을 모두 감지할 수 있게 된다.
상기 전도성 센싱부(20)는 띠 형상으로 형성된 구성으로, 본 발명에서는 하나의 띠 형상으로 구비되었으나, 전도성 센싱부(20)의 형상이 이에 한정되는 것은 아니며, 배터리팩(11)의 크기 및 배터리팩(11) 주변의 차체(50) 형상에 따라 다양하게 변형되어 마련될 수 있을 것이다.
상기 배터리팩하우징(10)은 절연체로 구성되는 것으로, 충돌/추돌 사고에 따른 차체(50)와의 접촉을 제외하고 배터리팩하우징(10)에 또 다른 전도체의 물품이 접촉될 수 있는 바, 다른 물품과의 접촉에 따른 오감지율을 떨어뜨릴 수 있게 된다.
한편, 도 5 내지 도 7과 같이 제어부(40)는 차체(50)와 전도성 센싱부(20)가 접촉되지 않는 경우 상대적으로 높은 전압의 제1센싱값을 센싱하여 릴레이(30)에 전원연결신호를 송부하고, 차체(50)와 전도성 센싱부(20)가 접촉되는 경우 상대적으로 낮은 전압의 제2센싱값을 센싱하여 릴레이(30)에 전원차단신호를 송부한다.
여기서, 상기 제1센싱값과 제2센싱값은 전압의 수치로써 나타낼 수 있는 것으로, 고전압의 센싱값과 저전압의 센싱값이 미리 설정되어 제어부(40)에 입력될 수 있다.
제1센싱값으로 적절하게는 5V로 설정될 수 있고, 제2센싱값으로 적절하게는 0V로 설정될 수 있으나, 상기한 제1센싱값 및 제2센싱값이 상기한 전압수치에 한정되는 것은 아님을 밝혀둔다.
상기 제어부(40)의 바람직한 실시예로써, BMS(Battery Management System)를 사용하며, BMS에서 제1센싱값 또는 제2센싱값을 센싱하여 상기 제1센싱값 또는 제2센싱값에 대응하는 전원연결신호 또는 전원차단신호를 릴레이(30)에 직접 송부한다.
즉, 전도성 센싱부(20)에서의 차체(50) 접촉 여부에 따라 BMS에서 제1센싱값 또는 제2센싱값을 센싱한 후, 상기 제1센싱값 및 제2센싱값에 맞추어 설정된 전원연결신호 또는 전원차단신호를 BMS에서 릴레이(30)에 직접 송부하게 되는 것이다.
상기 제어부(40)의 다른 실시예로써, BMS(Battery Management System)와 차량제어기(HCU:Hybrid Control Unit)를 사용하며, BMS에서 제1센싱값 또는 제2센싱값을 센싱하여 차량제어기에 송부하고, 상기 차량제어기에서는 제1센싱값 또는 제2센싱값에 대응하는 전원연결신호 또는 전원차단신호를 릴레이(30)에 송부한다.
즉, 전도성 센싱부(20)에서의 차체(50) 접촉 여부에 따라 BMS에서 제1센싱값 또는 제2센싱값을 센싱하여 차량제어기에 송부하게 되면, 상기 차량제어기에서는 상기 제1센싱값 및 제2센싱값에 맞추어 설정된 전원연결신호 또는 전원차단신호를 릴레이(30)에 송부하게 되는 것이다.
그리고, 상기 릴레이(30)에 전원차단신호 송부시 경고등을 점등하도록 구성되는데, 이는 차량제어기에서 경고등 점등의 명령을 송부하며, 경고등은 바람직하게는 차량 실내의 계기판에 점등될 수 있다.
여기서, 상기 차량제어기(HCU:Hybrid Control Unit)는 BMS(Battery Management System), ECU(Engine Control Unit), TCU(Torque Control Unit), MCU(Motor Control Unit) 등의 제어 시스템들과 상호 유기적인 통신을 수행하는 상위 제어기를 일컫는다.
도 6 및 도 7을 통해 본 발명의 작용 및 효과를 상세하게 설명한다.
차량의 추돌/충돌 사고 발생시 차체(50)의 찌그러짐이 발생되면, 변형된 차체(50)가 배터리 측으로 밀려들어와 배터리팩하우징(10) 외형면에 마련된 전도성 센싱부(20)에 접촉된다.
이때, 차체(50)와 전도성 센싱부(20)는 전도체로 이루어지는 바, 제어부(40)에서는 전기 전도에 의해 차체(50)가 전도성 센싱부(20)에 접촉된 것을 감지하여, 접촉 감지시에 해당하는 0V의 전압 센싱값이 센싱되고, 상기한 전압 센싱값에 대응하는 전원차단신호를 릴레이(30)에 송부함으로써, 릴레이(30)의 연결을 끊어 배터리의 전원을 차단할 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명은 차량의 충돌/추돌 사고에 따라 배터리에 충격력이 가해지는 경우, 고전압의 배터리 전원을 차단하게 됨으로써, 배터리의 화재 및 폭발 사고를 방지하여 차량의 안전사고를 예방할 수 있고, 고전류에 대한 안전성을 향상시킬 수 있게 된다.
아울러, 본 발명은 차량의 충돌/추돌 사고를 감지하기 위한 별도의 충격감지센서 등의 설치가 필요없이, 간단한 구조이면서 가격경쟁력이 있는 전도체를 이용한 센싱방식을 구현함으로써, 차량의 생산원가를 절감할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 전도성 센싱부(20)가 배터리팩하우징(10)의 외형면을 둘러싸는 형태로 마련됨으로써, 차체(50)와 접촉에 따른 감지면적을 증대시켜 충돌 감지능력을 크게 향상시킬 수 있으며, 배터리팩(11) 탑재 위치에 관계없이 적용이 가능한 바, 적용 호환성이 매우 우수한 장점이 있다.
한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
10 : 배터리팩하우징 11 : 배터리팩
20 : 전도성 센싱부 30 : 릴레이
40 : 제어부 50 : 차체

Claims (9)

  1. 배터리팩(11)이 내장 설치된 배터리팩하우징(10);
    상기 배터리팩하우징(10)에 마련되며, 충돌에 따른 차체(50) 변형시 차체(50)와 접촉되도록 하는 전도성 센싱부(20); 및
    상기 배터리팩(11)과 연결되며, 차체(50)와 전도성 센싱부(20)의 접촉여부에 따른 전압 센싱값이 설정되어, 상기 센싱값에 따라 배터리팩(11)의 전원을 연결 또는 차단하도록 하는 제어부(40);를 포함하는 차량 충돌시 배터리 전원 차단장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전도성 센싱부(20)는 배터리팩하우징(10)의 외형면 일부를 둘러싸는 형상으로 마련된 것을 특징으로 하는 차량 충돌시 배터리 전원 차단장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 전도성 센싱부(20)는 띠 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 차량 충돌시 배터리 전원 차단장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 배터리팩하우징(10)은 절연체인 것을 특징으로 하는 차량 충돌시 배터리 전원 차단장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부(40)와 배터리팩(11)과의 사이에 릴레이(30)가 연결되며;
    차체(50)와 전도성 센싱부(20)가 접촉되지 않는 경우, 제어부(40)에서는 이에 해당하도록 설정된 전압인 제1센싱값을 센싱하여 릴레이(30)에 전원연결신호를 송부하고;
    차체(50)와 전도성 센싱부(20)가 접촉되는 경우, 제어부(40)에서는 이에 해당하도록 설정된 전압인 제2센싱값을 센싱하여 릴레이(30)에 전원차단신호를 송부하는 것;을 특징으로 하는 차량 충돌시 배터리 전원 차단장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1센싱값은 제2센싱값보다 상대적으로 높은 전압수치로 설정된 것을 특징으로 하는 차량 충돌시 배터리 전원 차단장치.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 제어부(40)는,
    BMS(Battery Management System)가 제1센싱값 또는 제2센싱값을 센싱하며, 상기 BMS에서 제1센싱값 또는 제2센싱값에 대응하는 전원연결신호 또는 전원차단신호를 릴레이(30)에 직접 송부하는 것을 특징으로 하는 차량 충돌시 배터리 전원 차단장치.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 제어부(40)는,
    BMS(Battery Management System)가 제1센싱값 또는 제2센싱값을 센싱하여 차량제어기(HCU:Hybrid Control Unit)에 송부하고, 상기 차량제어기에서 제1센싱값 또는 제2센싱값에 대응하는 전원연결신호 또는 전원차단신호를 릴레이(30)에 송부하는 것을 특징으로 하는 차량 충돌시 배터리 전원 차단장치.
  9. 청구항 5에 있어서,
    상기 릴레이(30)에 전원차단신호 송부시 경고등을 점등하는 것을 특징으로 하는 차량 충돌시 배터리 전원 차단장치.
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