KR20160081014A - Apparatus and Method for preventing over charging - Google Patents

Apparatus and Method for preventing over charging Download PDF

Info

Publication number
KR20160081014A
KR20160081014A KR1020140194050A KR20140194050A KR20160081014A KR 20160081014 A KR20160081014 A KR 20160081014A KR 1020140194050 A KR1020140194050 A KR 1020140194050A KR 20140194050 A KR20140194050 A KR 20140194050A KR 20160081014 A KR20160081014 A KR 20160081014A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
switch
battery
vehicle
turned
main switch
Prior art date
Application number
KR1020140194050A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102372818B1 (en
Inventor
김건우
박태진
Original Assignee
에이치엘그린파워 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 에이치엘그린파워 주식회사 filed Critical 에이치엘그린파워 주식회사
Priority to KR1020140194050A priority Critical patent/KR102372818B1/en
Publication of KR20160081014A publication Critical patent/KR20160081014A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102372818B1 publication Critical patent/KR102372818B1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION 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
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B60L58/15—Preventing overcharging
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00302—Overcharge protection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/0031—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits using battery or load disconnect circuits
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

According to an embodiment of the present invention, an apparatus for preventing overcharge includes: a battery; an on-off switch which is turned on or off by physical contact or non-contact with a surface of the battery by using an expansion phenomenon of the battery caused by overcharge; a main switch which is turned on or off according to on or off of the on-off switch; and a battery management system (BMS) connected or disconnected to 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}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001]

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 technique, and more particularly, to a battery charging technique of a battery pack, which detects a cell swelling displacement amount of a specific state of charge (SOC) due to overcharging of an electric vehicle battery by using an On / The present invention relates to an overcharge prevention device and method for preventing overcharging of a battery pack by controlling a charging signal of a power relay assembly (PRA) connected to the battery pack.

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.Generally, a lead-free CID (Current Interrupt Device) method applied to an electric vehicle battery is a method of breaking lead and lead of a connected cell by using occurrence of cell displacement by swelling of battery cell 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 is a method in which overcharge is cut off by operating passively. However, in recent years, as the cell output performance is improved, the cell stability due to overcharging of the cell is lowered and the method of preventing the overcharge by breaking the leads has a high risk of occurrence of fuming of the cell 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, the overfill prevention device of the lead-break type CID (Current Interrupt Device) concept is a method in which cell leads and leads welded by cell swelling are broken at the time of overcharging. Therefore, there is a disadvantage that the welding strength between the lead and the lead that induces the fracture can not be made the maximum (optimum) strength and must be made to have a strength that can be broken.

또한, 과충전에 의해 파단된 셀 리드와 팩의 금속부분이 단락되어 전류가 흐를 수 있어 차량 전장품 고장 및/또는 안전성 등 문제점이 있다In addition, there is a problem that the cell lead that is broken due to overcharging and the metal part of the pack are short-circuited and current can flow, resulting in failure of the vehicle electrical equipment and / or safety

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 using only the switch has a disadvantage in that it is impossible to temporarily operate the vehicle when the vehicle stops due to malfunction in the failure 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, the overcharge prevention device which applies only the switch other than the CID (Current Interrupt Device) method can not operate the vehicle before the repair if the vehicle is stopped due to malfunction when the switch fails. Therefore, it is necessary to develop a separate device capable of providing a function to enable temporary operation when a vehicle system is stopped due to a switch failure.

1. 한국공개특허 제10-2013-0051166호Korean 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 in order to solve the problem according to the above background art, and it is an object of the present invention to detect a cell swelling displacement amount of a specific state of charge (SOC) due to overcharging of an electric vehicle battery by an On / And an overcharging prevention device and method for preventing a battery pack from being overcharged by controlling a charging signal of a power relay assembly (PRA) 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-mentioned object, the present invention provides a method of controlling a charging signal of a power relay assembly (PRA) connected to a battery pack by sensing a cell swelling displacement amount as an On / Off switch, Of the overcharge prevention device.

상기 과충전 방지 장치는,In 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 in physical contact with or non-contact with the surface of the battery using an expansion phenomenon of the battery due to overcharging;

상기 온오프 스위치의 온 또는 오프에 따라 온 또는 오프되는 메인 스위치; 및A main switch which is turned on or off in accordance with 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 BMS (Battery Management System) connected to or disconnected from the main switch according to an ON or OFF state 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.Also, the overcharge prevention device may include an operation progress switch installed inside the vehicle and operated to turn off when the on-off switch is malfunctioning to perform the operation of the vehicle; And a battery internal switch which is turned on in response to the OFF of the operation progress switch and supplies power of 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 installed inside the battery.

또한, 상기 운전 진행 스위치는 운전자의 동작에 의해 온 또는 오프되는 것을 특징으로 할 수 있다.Further, the operation progress switch may be turned on or off by the operation of the driver.

또한, 상기 메인 스위치 또는 배터리 내부 스위치는 릴레이 소자인 것을 특징으로 할 수 있다.The main switch or the battery internal switch may be a relay device.

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.The battery may include a plurality of battery cells, and the plurality of battery cells may be connected by a lead-to-lead welding 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.Further, the on-off switch is normally off as a normal open state, the operation progress switch is normally closed as a normally closed state, and the battery internal switch is normally closed 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.The electronic device may further include an electrically connected connector for connecting the on-off switch, the battery internal switch, and the main switch.

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.According to another embodiment of the present invention, there is provided a method of controlling a battery, comprising the steps of: (a) turning on and off an on-off switch by physical contact or noncontact with a surface of the battery using an expansion phenomenon of the battery due to overcharging; (b) turning the main switch on or off according to on or off of the on / off switch; And (c) connecting or disconnecting a battery management system (BMS) with the main switch according to 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 whether the on-off switch is malfunctioning; If it is determined that the vehicle is malfunctioning, an operation progress switch installed inside the vehicle operates to operate the vehicle, and turns off the main switch if it is not a malfunction; And turning on the main switch to supply power of the battery to the vehicle by turning on the internal battery switch when the operation progress switch is turned off.

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. INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to manufacture the welding strength between the leads and the leads at the maximum (optimum) strength, and to secure the safety against secondary problems such as lead and body shortage without cell lead fracture.

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.As another effect of the present invention, when it is determined that the system is stopped due to a malfunction due to a switch failure by additionally applying a relay not a single switch structure, a separate switch is connected to a relay applied to a VPD (Voltage Protection Device) And that the vehicle can be temporarily operated 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 a configuration of an overcharge protection device 100 according to an embodiment of the present invention.
2 is a more detailed block diagram of the overcharge protection device 100 shown in FIG.
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.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다.Like reference numerals are used for similar elements in describing each drawing.

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.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The 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, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. The term "and / or" includes any 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 otherwise defined, 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 are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the relevant art and are to be construed in an ideal or overly formal sense unless expressly defined in the present application Should not.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 과충전 방지 장치 및 방법을 상세하게 설명하기로 한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an apparatus and method for preventing overcharge 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 a configuration of an overcharge protection device 100 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the overcharge protection device 100 includes a battery 110, a battery 110, and a battery 110, A main switch 130 that is turned on or off in accordance with an on or off state of the on-off switch 120; a main switch 130 that is connected or disconnected with the main switch 130 when the main switch 130 is turned on or off; A BMS (Battery Management System) 140 that is disconnected, and the like.

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 constituted by one battery cell or a plurality of battery cells may be constituted in series and / or in parallel. The battery cell can be a high voltage battery for an electric vehicle such as a nickel metal battery, a lithium ion battery, and a lithium polymer battery. Generally, a high-voltage battery is a battery used as a power source for moving an electric vehicle and refers to a high voltage of 100 V or more. However, it is not limited to this, and a low-voltage battery is also possible.

또한, 이들 다수의 배터리 셀은 배터리 셀의 리드와 리드간 용접에 의해 연결된다. 용접은 최대 강도로 제작된다. The plurality of battery cells are connected by lead-to-lead welding of the battery cells. Welding is done 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 is constituted by a battery cover 111. A spacer 112 is formed between the battery cover 111 and the on-off switch 120. Therefore, the battery 110 is swollen (i.e., swelled) by overcharging, and a part of the battery cover 111 is swollen. 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. Further, the swinging displacement of the set SOC is sensed by the on / off switch, and the relay is operated to shut off the main switch 130 serving as an entrance / exit of the power source.

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 overcharge, the battery 110 does not expand, and 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. Therefore, the on-off switch 120 is normally off in the normally open state and turned on in the presence of the 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 is powered 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 functions as an entrance to the power source of the battery 110. Accordingly, when the on-off switch 120 is turned on, the charger (not shown) charged in the battery 110 is turned 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 formed of a PRA (Power Relay Assembly). Of course, in addition to such a relay method, semiconductor switching elements such as a field effect transistor (FET), a metal oxide semiconductor FET (MOSFET), an insulated gate bipolar transistor (IGBT), a power rectifier diode, a thyristor, a gate turn- A thyristor, a TRIAC, a silicon controlled rectifier (SCR), and an integrated circuit (IC) circuit.

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 controls the charging and discharging of the battery 110. In turn, the BMS 140 optimizes battery management for eco-friendly vehicles, thereby enhancing energy efficiency and extending life. That is, the battery 110 monitors the voltage, current, and / or temperature of the battery 110 in real time, and prevents excessive charging and / or discharging, thereby enhancing 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 environmentally friendly vehicles include hybrid electric vehicles (HEVs), plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs), electric vehicles (EVs), low-speed electric vehicles (NEVs) (FCV: Fuel-Cell Vehicle).

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 using only the on-off switch 120, if the vehicle system is stopped due to malfunction when the on-off switch 120 fails, the vehicle can not be operated before repairing. Accordingly, when it is determined that the switch 120 has failed, the vehicle can be operated by applying a separate power source to the main switch 130. A diagram showing this configuration is shown in Fig.

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.2 is a more detailed block diagram of the overcharge protection device 100 shown in FIG. Referring to FIG. 2, the operation progress switch 220 is installed inside the vehicle and operates in the off-state when the on-off switch 120 is malfunctioning, And a connector 240 electrically connected to the main switch 130 to connect the main switch 130 and the battery internal switch 210, .

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. 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 charge mode. In addition, when the on-off switch 120 is turned on due to a failure of the on-off switch 120 itself even when the battery is not in the charging mode, the battery in-situ switch 210 is turned on and the main switch 130 is turned on . To do this, the operation advancement 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 operation advancement switch 220 is normally closed in the normally closed state and operates in the off state in the case of the malfunction of the on / off switch 120. The operation progress switch 220 can be turned on or off by the operation of the driver. Alternatively, it is possible to directly control ON or OFF in a controller (not shown) such as HCU (Hybrid Control Unit).

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 VPD (Voltage Protection Device) 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 by an overcharge phenomenon. Of course, as described above, due to a malfunction of the on-off switch 120, the operation progress switch 220 is operated to turn off the power of the on-off switch 120 so that the in-battery switch 210 is turned on .

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 may be a relay device, but is limited to a semiconductor switching device such as a field effect transistor (FET), a metal oxide semiconductor FET (MOSFET), an insulated gate bipolar mode transistor (IGBT) A thyristor, a gate turn-off (GTO) thyristor, a TRIAC, a silicon controlled rectifier (SCR), and an integrated circuit (IC) circuit.

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 depending on the ON / OFF state of the ON / OFF switch 120, the operation progress switch 220, and the internal battery switch 210.

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

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

3. 온오프 스위치의 오동작, 메인 스위치(130) 온(PRA ON)3. On-off switch malfunction, 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 (Fig. 2) is turned on during vehicle operation (steps S310, 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 a charging mode in order to determine whether the on-state is caused by an expansion or a malfunction of the battery due to overcharging (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.If it is determined in step S330 that the charging mode is selected, the on-off switch 120 is normally operated and turns off the battery internal switch 210 in FIG. 2, thereby turning off the main switch 130 in FIG. S340, S341). Therefore, charging and discharging of the battery (110 in FIG. 1) is cut off.

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). Otherwise, if it is determined in step S330 that the mode is not the charge mode, the on-off switch 120 is turned on due to a malfunction, and the operation progress switch 220 is turned off (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 in-battery switch 210 is maintained in the ON state, and accordingly, the main switch 130 is also maintained in the ON state, so that the vehicle can be normally operated.

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 prevention device
110: Battery
120: On-off switch
130: Main switch
140: Battery Management System (BMS)
210: Internal battery switch
220: Operation 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 포함하는 것을 특징으로 하는 과충전 방지 장치.
battery;
An on / off switch that is turned on or off in physical contact with or non-contact with the surface of the battery using an expansion phenomenon of the battery due to overcharging;
A main switch which is turned on or off in accordance with on or off of the on-off switch; And
A BMS (Battery Management System) connected or disconnected from the main switch according to ON or OFF of the main switch;
Wherein the overcharge prevention device comprises:
제 1 항에 있어서,
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.
The method according to claim 1,
An operation progress switch installed in the interior of the vehicle and operated when the on-off switch is malfunctioning to perform the operation of the vehicle; And
And an on-battery switch for turning on the operation advance switch to supply power of the battery to the vehicle.
제 2 항에 있어서,
상기 배터리 내부 스위치는 상기 배터리의 내부에 설치되는 것을 특징으로 하는 과충전 방지 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the battery internal switch is installed inside the battery.
제 2 항에 있어서,
상기 운전 진행 스위치는 운전자의 동작에 의해 온 또는 오프되는 것을 특징으로 하는 과충전 방지 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the operation progress switch is turned on or off by an operation of a driver.
제 2 항에 있어서,
상기 메인 스위치 또는 배터리 내부 스위치는 릴레이 소자인 것을 특징으로 하는 과충전 방지 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the main switch or the battery internal switch is a 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 according to claim 1,
Wherein the battery comprises a plurality of battery cells, and the plurality of battery cells are connected by a lead-to-lead welding of the plurality of battery cells.
제 2 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.
3. The method of claim 2,
Wherein the on-off switch is normally open and normally off, the operation progress switch is normally closed as a normally closed state, and the battery internal switch is normally closed as a normally closed state.
제 2 항에 있어서,
상기 온오프 스위치, 배터리 내부 스위치 및 메인 스위치를 연결하는 전기적으로 연결하는 커넥터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 과충전 방지 장치.
3. The method of claim 2,
Further comprising an electrically connecting connector for 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 포함하는 것을 특징으로 하는 과충전 방지 방법.
(a) turning on / off the on / off switch by physical contact or non-contact with the surface of the battery using an expansion phenomenon of the battery due to overcharging;
(b) turning the main switch on or off according to on or off of the on / off switch; And
(c) connecting or disconnecting a battery management system (BMS) with the main switch according to on or off of the main switch;
Wherein the overcharge prevention method comprises:
제 9 항에 있어서,
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.
10. The method of claim 9,
The step (c)
Determining if the on-off switch is malfunctioning;
If it is determined that the vehicle is malfunctioning, an operation progress switch installed inside the vehicle operates to operate the vehicle, and turns off the main switch if it is not a malfunction; And
And turning on the main switch to supply power of the battery to the vehicle by turning on an internal battery switch when the operation progress switch is turned off.
제 10 항에 있어서,
상기 운전 진행 스위치는 운전자의 동작에 의해 온 또는 오프되는 것을 특징으로 하는 과충전 방지 방법.

11. The method of claim 10,
Wherein the operation progress switch is turned on or off by an operation of the driver.

KR1020140194050A 2014-12-30 2014-12-30 Apparatus and Method for preventing over charging KR102372818B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140194050A KR102372818B1 (en) 2014-12-30 2014-12-30 Apparatus and Method for preventing over charging

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140194050A KR102372818B1 (en) 2014-12-30 2014-12-30 Apparatus and Method for preventing over charging

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160081014A true KR20160081014A (en) 2016-07-08
KR102372818B1 KR102372818B1 (en) 2022-03-11

Family

ID=56503321

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140194050A KR102372818B1 (en) 2014-12-30 2014-12-30 Apparatus and Method for preventing over charging

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102372818B1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110019970A (en) 2009-08-21 2011-03-02 주식회사 레오모터스 The system and method for preventing from over-charge or over-discharge of battery
KR101057547B1 (en) * 2010-01-26 2011-08-17 에스비리모티브 주식회사 Battery Management System and Its Driving Method
KR20130051166A (en) 2011-11-09 2013-05-20 현대자동차주식회사 Apparatus for preventing overcharge battery
KR20140135054A (en) * 2013-05-15 2014-11-25 주식회사 엘지화학 Overcurrent shut-off device and Secondary battery comprising the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110019970A (en) 2009-08-21 2011-03-02 주식회사 레오모터스 The system and method for preventing from over-charge or over-discharge of battery
KR101057547B1 (en) * 2010-01-26 2011-08-17 에스비리모티브 주식회사 Battery Management System and Its Driving Method
KR20130051166A (en) 2011-11-09 2013-05-20 현대자동차주식회사 Apparatus for preventing overcharge battery
KR20140135054A (en) * 2013-05-15 2014-11-25 주식회사 엘지화학 Overcurrent shut-off device and Secondary battery comprising the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR102372818B1 (en) 2022-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10464507B2 (en) Battery management system and switching method thereof
JP5993450B2 (en) Battery module
EP2448081B1 (en) Battery pack overcharge protection system
CN110365090B (en) Redundant power supply system
CN104935026B (en) Battery cell arrangement with battery cells and current limiting circuit and corresponding method
US20170214257A1 (en) Battery apparatus, vehicle, battery management program, and management method of battery apparatus
WO2017074480A1 (en) Systems and methods for disengaging a battery
US20180152027A1 (en) Motor vehicle and charge and discharge control circuit thereof
CN104136262A (en) Electric automobile
CN106998085B (en) Power storage device and method for determining improper use of power storage element
CN105612082A (en) Method and device for the voltage-controlled self-deactivation of electronic components or battery cells
CN102055176A (en) Method for protecting electric vehicle contactor and battery management system
US9306403B2 (en) Battery module, battery management system, system for supplying a drive of a machine suitable for generating torque with electrical energy, and a motor vehicle
JP6087675B2 (en) Battery module
KR20160032849A (en) Apparatus for blocking high voltage source, Plug applied for the same, and Method for controlling the same
US20160185340A1 (en) Operation mode control device, method for controlling operation mode, movable body, output control device, charge discharge control device, and electronic device
KR102066413B1 (en) Safety control system of battery
KR20150076843A (en) Protection circuit for battery of electric vehicle and driving method thereof
CN114302830A (en) Battery system of a motor vehicle having a short-circuit device for triggering a fuse, method for operating a battery system, and motor vehicle
EP3349327B1 (en) Battery management device
US9682670B2 (en) Method for transferring batteries to a discharged state, battery management system, inverter, system for generating an AC voltage, charging current source and motor vehicle
CN102882252A (en) Battery pack system and protection device thereof
KR102372817B1 (en) Over charging prevention apparatus and method using potential difference between a plurality of battery modules
KR102372818B1 (en) Apparatus and Method for preventing over charging
KR20160067600A (en) Apparatus and method for protecting overcharge of battery cell

Legal Events

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