KR20160115228A - 비상 전원 차단 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비상 신호가 제어부에서 판단되고, 전원 차단부에 차단 신호를 전송하여 전원 차단부에서 전원을 차단 하던 것을 비상 신호가 바로 아날로그 회로로 전송되어 전원을 차단 할 수 있도록 한다.
또한, 제어부가 오작동 할 경우에도 아날로그 회로에서 비상 신호를 감지하여, 전원을 차단 할 수 있다.

Description

비상 전원 차단 장치{Emergency power suppression units}
본 발명은 비상시 전원을 차단하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 제어부의 제어 신호 없이 비상 신호만으로 전원을 차단하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
근래에 들어서 환경에 대한 관심이 높아지면서, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량, 등의 대기 오염을 해결하기 위한 방안으로 전기 자동차나 하이브리드 차량이 주목 받고 있다.
이러한 전기 자동차 또는 하이브리드 차량은 고출력 대용량의 필요성으로 인해 복수의 배터리 셀들을 전기적으로 체결한 중대형 배터리 모듈 또는 배터리 팩이 사용된다.
일반적으로, 배터리 모듈은 둘 이상의 배터리 셀들을 전기적으로 체결하여 제작하고, 더욱 높은 출력을 제공하기 위하여 둘 이상의 배터리 모듈을 전기적으로 체결한 배터리 팩으로 제작한다.
이러한 상기 배터리 팩은 하이브리드 자동차의 전기 모터 구동과 차량의 전장 장비 등에 전기에너지를 공급하는 장치로서, 최소 직류전압이 약 220V 이상이고 충/방전되는 최대 전류가 약 100A 이상에서 제어되는 고전압, 고전류를 출력하는 배터리 팩이다.
이처럼, 고전압 배터리 팩을 가진 차량이 충돌 등에 의해 충격을 받게 되는 경우, 배터리 팩은 물론, 배터리 팩으로부터 전압을 공급받는 전기 모터와 각종 차량용 전장 장비 등에 그 충격력이 직접적 또는 간접적으로 가해지게 되고, 이로 인해 배터리 팩이 발화 및 폭발 하거나, 배터리 팩의 출력 변화에 의해 배터리 팩에 연결 되어 있는 전기 모터 및 각종 차량용 전장 장비의 오작동 등 2차 사고가 발생하게 된다.
따라서, 차량 충돌시 배터리 팩의 전원을 차단할 수 있는 다양한 방안이 강구되고 있다.
이와 같이 배터리 팩의 전원을 차단하는 종래 기술로는 대한민국 공개특허 KR2013-0051205가 있다.
상기 종래 기술을 살펴보면, 배터리 팩이 설치 되는 배터리 하우징을 마련하되 충돌에 따른 차체 변형시 차체와 접촉 되도록 하는 전도성 센싱부와 연결하여 차체와 전도성 센싱부의 접촉 여부에 따른 전압 센싱 값을 제어부에서 감지하고, 이를 릴레이 등에 전원 차단 신호를 송부 함으로써, 배터리의 전원을 차단하게 된다.
이와 같은 구조는 센싱부에서 검출된 신호가 BMS의 MCU로 전송되어 신호를 판단하고, 전원 차단부에 차단 신호를 보내 전원 차단부에서 전원을 차단하기 때문에 BMS의 제어부에서 비상 신호를 판단하는 시간이 걸리는 문제점과 제어부의 오작동으로 인해 비상 신호를 감지하지 못하는 경우 전원 차단부에서 전원을 차단 할 수 없는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명에서는 BMS의 MCU에서 비상 신호 판단이 오래 걸리는 문제점과 제어부가 오작동 하는 경우에 전원을 차단하지 못하는 문제점을 해결하기 위해 별도의 비상시 전원 차단 장치를 추가적으로 탑재하여 전원 차단에 걸리는 시간이 단축 되고, 장치의 오작동에도 전원을 차단 가능한 장치 및 방법을 제공한다.
한국공개특허공보 KR2013-0051205
본 발명은 비상 상황 신호가 잠지 되었을 때, 배터리의 제어부의 판단 없이 빠르게 전원 공급을 차단하여 2차 사고를 예방하는 전원 공급 차단 장치 및 방법을 제공한다.
비상시 차량에 공급되는 전원을 차단하는 장치로서, 전원으로 동작하는 배터리 팩, 비상 상황을 감지하는 비상 상황 감지부, 차량의 상태를 파악하는 차량 상태 센싱부, 상기 비상 상황 감지부 및 차량 상태 센싱부로부터 비상 상황 감지 신호 및 차량 상태 센싱 신호를 전송 받아 제1 전원 차단 신호를 생성하는 BMS 제어부, 상기 비상 상황 감지부로부터 비상 상황 감지 신호를 전송 받아 제2 전원 차단 신호를 생성하는 아날로그 전원 차단 회로, 상기 BMS 제어부 및 상기 아날로그 전원 차단 회로로부터 상기 제1, 제2 전원 차단 신호를 전송 받아 상기 배터리 팩으로부터 공급되는 전원을 차단하는 배터리 전원 공급 차단부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 비상시 배터리 전원 공급 차단 장치이다.
비상 상황 발생시 배터리 전원 공급을 차단하는 방법에 있어서, 차량 상태 센싱부, 충돌 센싱부, 에어백 센싱부로부터 차량의 상태 및 비상 상황을 감지하는 차량 이상 신호 감지 단계, 상기 차량 센싱부, 충돌 센싱부와 에어백 센싱부로부터의 차량 이상 신호를 BMS 제어부에 전송하고, 상기 충돌 센싱부와 에어백 센싱부로부터 차량 이상 신호를 아날로그 전원 차단 회로로 전송하는 차량 이상 신호 전송 단계, 상기 BMS 제어부 및 아날로그 전원 차단 회로에서 상기 차량 이상 신호를 근거로 배터리 차단 여부를 결정하는 배터리 차단 결정 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 전원 공급 차단 방법이다.
본 발명은 비상 신호가 제어부에서 판단되고, 전원 차단부에 차단 신호를 전송하여 전원 차단부에서 전원을 차단 하던 것을 비상 신호가 바로 아날로그 회로로 전송되어 전원을 차단 할 수 있도록 한다.
또한, 제어부가 오작동 할 경우에도 아날로그 회로에서 비상 신호를 감지하여, 전원을 차단 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 구조도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 흐름도이다.
일반적인 하이브리드 차량과 전기 자동차에서 전기 모터의 동력원으로 고출력의 배터리(400)가 사용된다. 이러한 고출력의 배터리(400)를 탑재하고 있는 하이브리드 차량과 전기 자동차는 사고가 났을 때 배터리(400)의 누전, 폭발 화재 등의 2차 사고의 위험성이 크다.
이러한 2차 사고를 막기 위해서 하이브리드 차량과 전기 자동차의 BMS (Battery Management System)에는 비상 신호가 감지되면 상기 비상 신호의 진위 여부를 판단하여 비상 상황이라고 판단 될 경우 전원 공급 차단부(310)로 전원 차단 신호를 전송하는 장치가 있었다.
본 발명에서는 종래에 비상 상황 감지부(100)의 신호를 전송 받아 BMS 제어부(300)에서 비상 상황이라고 판단하여 전원 공급 차단부(310)에서 전원을 차단하는 기능 외에 추가적으로 비상 상황 감지부(100)의 신호를 입력 받아 전원을 차단 하는 아날로그 전원 차단 회로(200)를 구성하여 BMS 제어부(300)에서 비상 신호 여부를 판단 하는데 걸리는 시간을 단축하여 더 빠른 시간 내에 전원 공급을 차단하여 2차 사고를 방지한다.
또한 상기 BMS 제어부가 차량의 충돌 또는 사고로 인해 정상 동작하지 못할 경우, 아날로그 전원 차단 회로(200)를 이용해서 배터리의 전원 차단부(310)에 전원 차단 신호를 전송하고, 배터리 전원 차단부(310)가 배터리의 전원을 차단하여 2차 사고를 방지한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한 다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도1을 참조하여, 본 발명의 전원 차단 장치는 비상 상황을 감지하고 차량 비상 신호를 생성하는 비상 상황 감지부(100), 각종 차량 장비와 배터리의 상태를 파악하는 차량 상태 센싱부(130), 상기 비상 상황 감지부(100)에서 발생하는 차량 이상 신호를 판단하는 BMS 제어부(300), 상기 BMS 제어부(300)의 판단에 따라 배터리(400) 전원을 차단하는 전원 공급 차단부(310), 아날로그 전원 차단 회로(200)를 포함하여 구성된다.
상기 비상 신호 감지부(100)는 차량의 충돌로 인한 차체의 진동을 감지하는 충돌 센싱부(110), 차량의 에어백의 동작 유무를 감지하는 에어백 센싱부(120)를 포함하여 구성된다.
상기 충돌 센싱부(110)는 차량의 충돌로 인한 차량의 진동을 파악하여, 상기 진동 값을 차량 이상 신호로 전환하여 BMS 제어부(300)와 아날로그 전원 차단 회로(200)로 전송하고, 상기 진동 값이 소정의 값 이상이면, 추가적으로 에어백 동작 신호를 에어백에 전송한다.
상기 에어백 센싱부(120)는 에어백이 동작 하는지 감지하여, 에어백 동작 신호를 상기 BMS 제어부(300), 아날로그 전원 차단 회로 (200)로 전송한다.
상기 차량 상태 센싱부(130)는 상기 비상 신호 감지부(100)에서 감지하지 않는 차량의 각종 차량 장비와 배터리의 상태를 주기적으로 감지하여 이상이 있을 경우 BMS와 차량 상태 제어부(미도시)에 차량 이상 신호를 전송하여 차량의 상태에 대한 정보를 제공한다.
이러한 차량 상태 센싱부(130)에서 확인하는 차량 장치로는 배터리(400)의 온도, 배터리(400)의 출력 전압, 차량의 타이어, 브레이크 시스템, 차량의 무게 등을 포함한다.
상기 BMS 제어부(300)는 상술한 비상 상황 감지부(100)의 충돌 센싱부(110), 에어백 센싱부(120), 차량 상태 센싱부(130)에서 차량 이상 신호가 전송되면, 배터리의 누전, 화재 등의 2차 사고 위험성이 높다고 판단하여, 상기 전원 공급 차단부(310)에 배터리(400) 제1 전원 차단 신호를 전송하게 된다.
상기 전원 공급 차단부(310)에서는 상기 BMS 제어부(300)에서 전원 차단 신호가 전송되면 배터리(400)에서 차량으로 공급되는 배터리 전원을 차단하여 2차 사고를 방지한다.
상기 아날로그 전원 차단 회로(200)는 비상 상황 감지부의 충돌 센싱부와 에어백 센싱부의 차량 이상 신호를 전송 받아 아날로그 전원 차단 회로에서 직접 제2 전원 차단 신호를 전원 공급 차단부(310)로 전송하게 되고, 전원 공급 차단부가 차량으로 공급되는 배터리 전원을 차단하여 2차 사고를 방지한다.
보다 구체적으로, 상기 아날로그 전원 차단 회로(200)는 평상시에는 동작하지 않지만 충돌 센서부(110)와 에어백 센서부(120)의 차량 이상 신호가 동시에 아날로그 전원 차단 회로(200)로 전송되면 BMS의 제어부(300)를 거치지 않고 바로 배터리 전원 공급 차단부(310)로 제2 전원 차단 신호를 전송하고, 배터리 전원 차단부(310)에서 차량으로 공급되는 배터리 전원을 차단하여 배터리의 누전, 화재, 폭발 등의 2차 사고를 방지하게 된다.
상술한 BMS 제어부(310)에 의한 전원 차단은 BMS 제어부의 판단 및 결정에 의해 배터리(400)의 전원 공급이 차단 되는 방식은 현재의 상황을 정확히 판단하여 배터리(400)의 전원 공급을 차단 할 수 있다는 장점은 있지만 사고가 났을 경우에는 상기 과정을 거치는 동안 많은 시간 딜레이가 발생하기 때문에 배터리(400) 전원 차단 시간이 지연되는 문제점이 발생하게 된다.
반면에 상술한 아날로그 전원 차단 회로(200)는 비상 상황 감지부(100)의 차량 이상 신호만으로 바로 배터리에서 전원이 공급되는 것을 차단하기 때문에 상기 BMS 제어부에 의한 배터리의 전원 공급 차단에 걸리는 시간보다 보다 빠른 시간 내에 배터리의 전원 공급을 차단 시킨다.
또한, 사고나 충돌로 인해 BMS 제어부가 정상 기능을 하지 못할 때를 대비하여 비상 상황 감지부(100)의 비상 신호를 전송 받아 배터리 전원 공급을 차단하는 아날로그 전원 차단 회로(200)를 구성한다.
본 발명의 실시 예로, 상술한 BMS 제어부(300)에 의한 전원 차단 방법과 아날로그 전원 차단 회로(200)를 이용한 전원 차단 방법, 두 가지 방법 모두를 사용하여 배터리 전원 공급을 차단하는 하이브리드 차량 또는 전기 자동차에서 충돌이 발생하게 되면, 상기 충돌 센싱부(110)와 에어백 센싱부(120)에서 차량의 충돌을 감지하여 충돌 감지 신호를 BMS 제어부(300)와 아날로그 전원 차단 회로(200)에 전송하게 된다.
상기 충돌 감지 신호만 전송되고 에어백 동작 신호가 전송되지 않으면, 아날로그 전원 차단 회로(200)는 동작하지 않게 되고 BMS 제어부(300)에서 충돌 감지 신호와 차량 상태 센싱부(130)의 신호로부터 현재 차량의 상태를 판단한다.
만일, 차량 상태 센싱부(130)에서 이상 신호가 발생하게 되면, 차량의 충돌로 인해 차량에 문제가 생겨서 차량 구동이 불가능하게 되었으므로 BMS 제어부(300)에서 제1 전원 차단 신호를 배터리 전원 차단부(310)에 전송하여 배터리 전원 차단부(310)에서 배터리에서 차량으로 공급되는 전원을 차단하게 된다.
이와는 반대로, 차량 상태 센싱부(130)에서 차량 이상 신호가 발생하지 않으면, 차량이 충돌 센싱부(100)가 동작 할 정도의 충돌이나 사고는 있었지만, 차량이 운행 하는데 지장이 없으며, 배터리의 누전 폭발 발화 등과 같은 2차 사고의 위험성이 없다고 판단되어져서, 전원 공급 차단부(310)에 별도의 신호를 전송하지 않는다.
한편, 상기 에어백 센서부(120)의 오작동으로 인해 에어백 동작 신호만 전송되고 충돌 감지 신호가 전송되지 않으면, 아날로그 전원 차단 회로(200)는 동작하지 않게 되고 BMS 제어부(300)에서 에어백 동작 신호와 차량 상태 센싱부(130)의 신호로부터 현재 차량의 상태를 판단한다.
상기 차량 상태 센싱부에서 차량 이상 신호가 발생하지 않으면, 단순히 에어백의 오작동이라 판단하여 전원 공급 차단부(310)에 전원 차단 신호를 전송하지 않는다.
상기 충돌 감지 신호와 에어백 동작 신호가 모두 아날로그 전원 차단 회로(200)에 전송 되면 아날로그 전원 차단 회로(200)에서 즉시 제2 전원 차단 신호를 배터리 전원 차단부(310)로 전송하여 배터리 전원 차단부에서 배터리 (400)의 전원 공급을 차단하게 된다.
또한, 상기 충돌 감지 신호와 에어백 동작 신호가 BMS 제어부(300)로 전송되고, 상기 BMS 제어부(300)에서 제1 전원 차단 신호를 배터리 전원 차단부(310)로 전송하여, 배터리 전원 차단부에서 배터리를 차단한다. 그리고, 이미 상기 아날로그 전원 차단 회로 (200)에 의해서 배터리(400)의 전원 공급이 차단되어 있는 상태라면 차단 상태를 유지한다.
한편, BMS 제어부는 상기 충돌 감지 신호와 에어백 동작 신호가 발생하지 않더라도 상기 차량 상태 센싱부(130)의 차량 이상 신호를 근거로 2차 사고의 위험성이 높을 경우, 제1 전원 차단 신호를 배터리 전원 차단부(310)로 전송하여, 배터리 전원 차단부에서 배터리를 차단한다.
한편, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주.지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다
100 : 비상 상황 감지부 200 : 아날로그 전원 차단 회로
110 : 충돌 센싱부 300 : BMS 제어부
120 : 에어백 센싱부 310 : 전원 공급 차단부
130 : 차량 상태 센싱부 400 : 배터리

Claims (7)

  1. 비상시 차량에 공급되는 전원을 차단하는 장치로서,
    전원으로 동작하는 배터리 팩;
    비상 상황을 감지하는 비상 상황 감지부;
    차량의 상태를 파악하는 차량 상태 센싱부;
    상기 비상 상황 감지부 및 차량 상태 센싱부로부터 비상 상황 감지 신호 및 차량 상태 센싱 신호를 전송 받아 제1 전원 차단 신호를 생성하는 BMS 제어부;
    상기 비상 상황 감지부로부터 비상 상황 감지 신호를 전송 받아 제2 전원 차단 신호를 생성하는 아날로그 전원 차단 회로;
    상기 BMS 제어부 및 상기 아날로그 전원 차단 회로로부터 상기 제1, 제2 전원 차단 신호를 전송 받아 상기 배터리 팩으로부터 공급되는 전원을 차단하는 배터리 전원 공급 차단부;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 비상시 배터리 전원 공급 차단 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 비상 상황 감지부는
    차량의 충돌로 인한 차제의 진동을 감지하여 충동 감지 신호를 생성하는 충돌 센싱부;
    차량의 에어백의 동작 유무를 감지하여 에어백 동작 신호를 생성하는 에어백 센싱부;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 비상시 배터리 전원 공급 차단 장치.
  3. 제1 항에 있어서 상기 차량 상태 센싱부는 상기 비상 상황 감지부에서 감지하지 않는 차량 장비와 배터리의 상태를 확인하여 차량 상태 센싱 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 비상시 배터리 전원 공급 차단 장치.
  4. 제2 항 또는 제3 항에 있어서, 상기 BMS 제어부는 상기 에어백 동작 신호, 충돌 감지 신호, 차량 상태 센싱 신호에 근거하여 제1 배터리 전원 차단 신호를 전원 공급 차단부에 전송하는 것을 특징으로 하는 비상시 배터리 전원 공급 차단 장치.
  5. 제2 항 또는 제3 항에 있어서, 상기 아날로그 전원 차단 회로는 상기 충돌 감지 신호와 상기 에어백 동작 신호에 근거하여 제2 배터리 전원 차단 신호를 배터리 전원 차단부에 전송하는 것을 특징으로 하는 배터리 전원 공급 차단 장치.
  6. 비상 상황 발생시 배터리 전원 공급을 차단하는 방법에 있어서,
    차량 상태 센싱부, 충돌 센싱부, 에어백 센싱부로부터 차량의 상태 및 비상 상황을 감지하는 차량 이상 신호 감지 단계;
    상기 차량 센싱부, 충돌 센싱부와 에어백 센싱부로부터의 차량 이상 신호를 BMS 제어부에 전송하고, 상기 충돌 센싱부와 에어백 센싱부로부터 차량 이상 신호를 아날로그 전원 차단 회로로 전송하는 차량 이상 신호 전송 단계;
    상기 BMS 제어부 및 아날로그 전원 차단 회로에서 상기 차량 이상 신호를 근거로 배터리 차단 여부를 결정하는 배터리 차단 결정 단계;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 전원 공급 차단 방법.
  7. 제6 항에 있어서, 배터리 전원 차단 결정 단계는
    상기 아날로그 전원 차단 회로는 상기 충돌 센싱부와 에어백 센싱부에서 전송된 차량 이상 신호에 근거하여, 배터리 차단 신호를 배터리 전원 차단부에 전송하고,
    상기 BMS 제어부는 상기 충돌 센싱부와 에어백 센싱부에서 전송된 차량 이상 신호, 또는, 차량 상태 센싱부에서 전송된 차량 이상 신호에 근거하여, 배터리 차단 신호를 배터리 전원 차단부에 전송하는;
    과정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 전원 공급 차단 방법.
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