KR20180099162A

KR20180099162A - 과전류 유입 방지시스템

Info

Publication number: KR20180099162A
Application number: KR1020170026235A
Authority: KR
Inventors: 조성현; 허진석; 김덕수; 이종국; 김호수; 임근욱; 박종두
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2017-02-28
Filing date: 2017-02-28
Publication date: 2018-09-05
Also published as: KR102265843B1

Abstract

본 발명은 과전류 유입 방지시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 방전 스위치의 게이트단과 소스단에 별도의 스위치를 포함한 과전류유입 방지회로부를 연결시켜 역접속 시 과전류가 유입되지 않도록 방지하는 과전류 유입 방지시스템에 관한 것이다.

Description

과전류 유입 방지시스템{SYSTEM FOR PREVENTING OVER CURRENT FLOW}

산업의 발달과 더불어 전력의 수요가 증대되고 있으며 주야 간, 계절 간, 일별 간의 전력 사용량의 격차가 점차 심화되고 있다. 최근에 이러한 이유로 계통의 잉여 전력을 활용하여 피크 부하를 삭감하기 위한 많은 기술들이 빠르게 개발되고 있다.

이러한 기술들 중에서 대표적인 것이 계통의 잉여 전력을 배터리에 저장하거나 계통의 부족 전력을 배터리에서 공급해주는 에너지 저장장치(Energy Storage System, 이하 ESS)이다.

상기 ESS는 에너지 발생장치, 인버터, 배터리 및 부하를 포함한다.

정상적인 에너지 공급 시에는 에너지 발생장치에서 생성된 전기에너지를 부하에 공급한다. 동시에 에너지 발생장치의 잉여 전력은 전력 변환 장치인 인버터를 통해 변환되어 배터리에 충전된다.

그 후, 피크 전력이거나 정전 시에는 상기 배터리에 충전된 전력을 인버터를 통해 변환하여 부하에 공급한다.

한편, 이러한 ESS 구성 시 인버터와 배터리를 체결하는 경우, (+)와 (-)단자를 잘못 연결하여 큰 전류가 순간적으로 흐르는 위험 상황이 발생될 수 있다.

일반적으로 과전류 유입을 방지하기 위하여 배터리 내에는 배터리의 전류를 온/오프 하여 보호하는 보호회로 및 보호퓨즈가 구성되어 과전류가 유입되는 경우, 보호퓨즈를 융단시키거나 보호회로 내의 스위치를 오프 시켜 배터리를 보호한다.

그러나 이러한 보호회로 구성은 BMS를 통해 제어되므로 상기 보호퓨즈보다 응답속도가 느리고, 보호퓨즈는 한번 융단되면 교체해야 되는 번거로움이 있다.

그러므로 상기와 같은 역접속은 단순히 (+)와 (-) 단자의 모양을 현재의 O-ring 형식과는 다른 각각의 모양을 형성하는 방법이 가장 간단하지만, 접속단자는 사용자에 따라 변경되므로 접속단자를 변경하는 경우, 생산단가가 높아지고 생산된 제품을 범용적으로 사용하지 못하는 문제가 발생된다.

따라서 단자형태를 다르게 형성하거나 BMS를 이용하는 것이 아닌 시스템상에 별도의 구성을 형성하여 제품의 범용성을 향상시키며 역접속 시 생성되는 과전류의 유입을 빠르게 방지하는 기술 개발이 요구된다.

KR

2012-0096217

A

본 발명은 단자 역접속 시 생성되는 과전류의 유입을 방지하는 과전류 유입 방지시스템을 제공한다.

본 발명의 실시 예에 따른 과전류 유입 방지시스템은 전원 역접속 시 과전류 유입을 방지하는 과전류 유입 방지시스템에 있어서, 방전 스위치부 및 제1 측은 상기 방전 스위치부 내 게이트단에 연결되고, 제2 측은 방전 스위치부 내 소스단에 연결되며 제3 측은 전원 역접속 시 과전류 유입경로가 형성되는 그라운드(GND)에 연결되며 제4 측은 배터리 (+)측에 연결되는 과전류유입 방지회로부를 포함하여 구성되고, 상기 과전류유입 방지회로부의 제3 측을 통해 과전류가 유입되는 경우, 과전류유입 방지회로부의 제1 측과 제2 측이 도통되어 상기 방전 스위치부가 단락된다.

상기 과전류유입 방지회로부의 제3 측의 과전류 유입경로 상에 상기 과전류유입 방지회로부의 제3 측에서 제4 측으로 향하는 방향으로 순방향 연결되는 다이오드가 배치된다.

상기 과전류유입 방지회로부는, 상기 과전류 유입경로와 연결된 제1 저항부, 상기 제1 저항부와 연결된 제너다이오드, 상기 제1 저항부와 연결된 제2 저항부 및 상기 제1 저항부와 연결된 과전류유입 방지 스위치부를 포함하여 구성된다.

상기 과전류유입 방지 스위치부는, 상기 제1 저항부로부터 소정의 전압 값 이상의 전류가 역접속 방지 스위치부의 게이트단에 인가되면 온 되어 역접속 방지 스위치부의 소스단과 드레인단을 전기적으로 연결시킨다.

상기 제너다이오드 및 제2 저항부는, 상기 방전 스위치부 내 게이트단과 연결되어 제1 전류 경로를 형성하고, 방전 스위치부 내 소스단과 연결되어 제2 전류 경로를 형성한다.

상기 과전류유입 방지회로부는, 상기 과전류유입 방지 스위치부가 도통되는 경우, 상기 방전 스위치부를 온/오프 제어하는 BMS에 역접속 신호를 전송하는 알림부를 추가로 포함하여 구성된다.

상기 알림부로부터 역접속 신호를 전송받은 상기 BMS는 배터리 외부에 장착된 별도의 표시장치로 역접속 신호를 전송한다.

본 발명의 실시 예에 따른 과전류 유입 방지시스템은 전원 역접속 시 과전류 유입을 방지하는 역접속 방지회로부를 구성하는 방법에 있어서, 전원 역접속 시 유입되는 과전류의 전류 및 전압 값을 측정하는 전류 및 전압 측정단계, 상기 전류 및 전압 측정단계에서 측정된 전류 및 전압을 근거로 하여 다이오드의 선정 기준 값을 설정하는 다이오드 기준 값 설정단계, 상기 전류 및 전압 측정단계에서 측정된 전압 값을 근거로 하여 제1 저항부의 선정 기준 값을 설정하는 제1 저항 기준 값 설정단계 및 상기 제1 저항 기준 값 설정단계에서 설정된 제1 저항 기준 값을 통해 감소된 전압을 근거로 하여 제너 다이오드 및 제2 저항부의 선정 기준 값을 설정하는 제너 다이오드 및 제2 저항 기준 값 설정단계를 포함하여 구성된다.

상기 전류 및 전압 측정단계는, 소정 횟수 반복 수행한다.

상기 전류 및 전압 측정단계에서 소정 횟수 반복 수행 후 측정된 전압 값 중 최고 값을 사용한다.

상기 제1 저항 기준 값 설정단계에서의 제1 저항 기준 값, 상기 제너 다이오드 및 제2 저항 기준 값 설정단계에서의 제너다이오드 및 제2 저항 기준 값은 과전류유입 스위칭부의 내압크기에 따라 설정된다.

본 발명의 실시 예에 따른 과전류 유입 방지시스템은 기존의 방전 스위치에 별도의 스위치가 구성된 과전류 유입 방지회로부를 추가하여 역접속 시 과전류가 유입되는 경우, 과전류 유입 방지회로부를 이용하여 방전 스위치를 물리적으로 단락시킴에 따라 배터리를 과전류로부터 빠르고 안전하게 보호할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 과전류 유입 방지시스템의 구조도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 과전류 유입 방지시스템 구성방법의 순서도.

이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명에 실시 예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명이 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 단지 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 식별하는 목적으로만 사용된다. 예컨대, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

<실시 예 1>

다음으로 본 발명의 실시 예에 따른 과전류 유입 방지시스템에 대하여 설명한다.

본 발명의 과전류 유입 방지시스템은 방전 스위치의 게이트단과 소스단에 과전류 유입 시 온/오프 되는 과전류 유입방지 회로부를 연결하여 전원 역접속 시 과전류 유입방지 회로부를 통해 과전류가 배터리로 유입되는 것을 방지한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 과전류 유입 방지시스템의 구조도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 과전류 유입 방지시스템(100)은 방전 스위치부(110) 및 제1 측은 상기 방전 스위치부 내 게이트단에 연결되고, 제2 측은 방전 스위치부 내 소스단에 연결되며 제3 측은 전원 역접속 시 과전류 유입경로가 형성되는 그라운드(GND)와 연결되며 제4 측은 배터리 (+)측에 연결되는 과전류유입 방지회로부(120)를 포함하여 구성된다.

따라서 전원이 역접속되어 상기 과전류유입 방지회로부(120)의 제3 측을 통해 과전류가 유입되는 경우, 과전류유입 방지회로부(120)의 제1 측과 제2 측이 도통되어 상기 방전 스위치부(110)가 단락됨에 따라 배터리로 과전류가 유입되는 것을 방지한다.

이러한 구성은 ESS 구성 시 인버터와 배터리를 체결하는 과정에 (+)와 (-)단자를 잘못 연결하여 큰 전류 및 전압이 순간적으로 흐르는 위험한 상황을 방지하고자 형성된다.

또한, 본 발명의 과전류 유입 방지시스템(100)은 과전류 방지제어가 BMS를 거치지 않으므로 보다 빠른 즉각적인 대처가 가능하다.

상기 과전류 유입 방지시스템(100)의 각 구성은 하기에서 더욱 상세하게 설명한다.

상기 방전 스위치부(110)는 FET로 구성되어 배터리에서 부하공급 시 흐르는 방전전류를 온/오프 한다.

또한, 상기 방전 스위치부(110)의 드레인단은 충전전류를 온/오프 하는 충전 스위치부와 연결되어 있고, 방전 스위치부(110)의 온/오프를 담당하는 게이트단은 배터리의 BMS와 상기 과전류 유입 방지회로부(120)의 제1 측과 연결되어 있으며, 소스단은 과전류 유입 방지회로부(120)의 제2 측과 연결되어 전원 역접속으로 인하여 과전류가 유입되는 경우, 상기 제1 측과 제2 측은 도통되어 물리적으로 단락된다.

이와 같이 상기 방전 스위치부(110)가 단락되는 경우, 방전 스위치부(110)의 상태는 계속 오프 상태이며 온 제어가 불가하다.

그러므로 배터리와의 역접속으로 인해 생성된 과전류는 배터리에 역접속된 인버터가 제거될 때까지 배터리로 유입되지 않는다.

한편, 전원이 역접속되는 경우, 배터리의 (+)전압은 (-)로 변환되고, 그라운드(GND) 전압은 (+) 전압으로 변환되어 마치 방전을 수행하는 것과 같은 구조로 전환된다.

따라서 상기 과전류 유입경로는 충전 스위치부가 아닌 방전 스위치부(110)에 연결하여 방전 시와 유사하게 방전 스위치부(110)를 이용할 수 있도록 한다.

또한, 상기 과전류유입 방지회로부(120)는 제1 측은 상기 방전 스위치부(110) 내 게이트단에 연결되고, 제2 측은 방전 스위치부(110) 내 소스단에 연결되며 제3 측은 전원 역접속 시 과전류 유입경로가 형성되는 그라운드(GND)에 연결되며 제 4측은 배터리 (+)측에 연결된다.

또한, 과전류유입 방지회로부(120)는 상기 과전류 유입경로와 연결된 제1 저항부(122), 제1 저항부(122)와 연결된 제너 다이오드(123), 제1 저항부(122)와 연결된 제2 저항부(124) 및 제1 저항부(122)와 연결된 과전류유입 방지 스위치부(125)를 포함하여 구성된다. 여기서 상기 과전류 유입경로 상에는 상기 과전류유입 방지회로부(120)의 제3 측에서 제4 측으로 향하는 방향으로 순방향 연결되는 다이오드(121)가 배치된다.

따라서 상기 제너 다이오드(123), 제2 저항부(124) 및 과전류유입 방지 스위치부(125)는 병렬로 연결되어 상기 제1 저항부(122)를 통해 전압이 감소된 과전류가 나누어 유입된다.

또한, 상기 과전류유입 방지회로부(120)의 구성을 하기에서 좀 더 상세하게 설명한다.

상기 다이오드(121)는 상기 과전류유입 방지회로부(120)의 제3 측에서 제4 측으로 향하는 방향으로 순방향 연결되어 상기 과전류유입 방지회로부(120)의 제3 측의 과전류 유입경로로부터 들어오는 과전류만 흐를 수 있도록 한다.

따라서 상기 포토 릴레이(121) 내 다이오드로 인하여 상기 과전류유입 방지회로부(120)의 제4 측에서 제3 측으로 전류가 유입되는 경우에는 과전류 유입 방지 시스템(100)이 구동되지 않고, 상기 과전류유입 방지회로부(120)의 제3 측에서 제4 측으로 전류가 유입되는 경우에만 과전류 유입 방지 시스템(100)이 구동된다.

또한, 상기 제1 저항부(122)는 상기 과전류 유입경로와 연결되어 있고, 좀 더 엄밀히 말하자면 과전류 유입경로 내 다이오드(121)와 연결되어 다이오드(121)를 통해 과전류가 유입된다.

또한, 상기 제1 저항부(122)를 통과한 과전류는 상기 제너 다이오드(123) 및 제2 저항부(124)와 병렬 연결된 과전류유입 방지 스위치부(125)로 나누어 유입되므로, 제1 저항부(122)에는 상기 과전류유입 방지 스위치부(125)로 유입되는 과전류의 전압이 과전류유입 방지 스위치부(125)가 버틸 수 있는 내압 크기 미만의 값을 가질 수 있도록 하는 과전류 보호 저항 값이 설정된다.

또한, 상기 제1 저항부(122)는 하나의 큰 저항에서 과도한 열이 발생되지 않도록 하나 이상의 저항이 구성될 수 있다.

또한, 상기 제너 다이오드(123) 및 제2 저항부(124)는 상기 제1 저항부(122)와 연결되어 제1 저항부(122)에서 나누어 들어온 과전류가 감소되어 흐를 수 있도록 한다.

또한, 상기 제너 다이오드(123) 및 제2 저항부(124)는 상기 방전 스위치부(110) 내 게이트단과 연결되어 제1전류 경로를 형성하고, 방전 스위치부(110) 내 소스단과 연결되어 제2 전류 경로를 형성하여 각 전류 경로에 제너 다이오드(123) 및 제2 저항부(124)를 통해 감소된 과전류를 공급한다.

또한, 상기 과전류유입 방지 스위치부(125)는 FET로 구성되어, 과전류유입 방지 스위치부(125) 내 게이트단은 상기 제1 저항부(122)와 연결되고, 소스단은 상기 제너 다이오드(123) 및 제2 저항부(124)에 연결된 제2 전류 경로와 연결되며 드레인단은 상기 방전 스위치부(110)의 게이트단과 연결된다.

따라서, 상기 제1 저항부(122)에서 감소된 전압을 가진 과전류가 상기 과전류유입 방지 스위치부(125)의 게이트단으로 유입되는 경우, 과전류유입 방지 스위치부(125)는 온 되어 과전류유입 방지 스위치부(125)의 소스단과 드레인단을 전기적으로 연결시키고, 상기 제너 다이오드(123) 및 제2 저항부(124)와 연결된 제2 전류 경로의 전류가 과전류유입 방지 스위치부(125) 내에 흐를 수 있도록 한다.

또한, 상기 과전류유입 방지 스위치부(125)의 소스단과 드레인단이 전기적으로 연결되면, 상기 방전 스위치부(110) 내 게이트단과 소스단이 도통되므로 자동으로 방전 스위치부(110)가 단락된다.

또한, 상기 제1 저항부(122)에서 감소된 전압을 가진 과전류의 전압은 소정의 전압 값 이상의 값이다.

여기서 소정의 전압 값은 상기 과전류유입 방지 스위치부(125)를 구동시키는 최소한의 전압 값을 의미하고, 배터리 방전 시 배터리 내부에 흐르는 전압 값의 1.5~2.5배 이내의 값을 선택하는 것이 바람직하다.

만약, 상기 제1 저항부(122)를 통해 감소된 전압의 값이 소정의 전압 값 미만인 경우에는 과전류가 유입되지 않은 걸로 판단하여 상기 과전류 유입 방지회로부(120)를 구동시키지 않는다.

또한, 상기 과전류 유입 방지회로부(120)에서는 상기 과전류유입 방지 스위치부(125)가 온 되는 경우, 상기 방전 스위치부(110)를 온/오프 제어하는 BMS에 역접속 신호를 전송하는 알림부를 추가로 포함하여 구성된다.

상기 알림부는 상기 과전류 유입 방지회로부(120)의 제1 측에 연결되어 상기 과전류유입 방지 스위치부(125)가 온 되는 즉시 상기 BMS에 알릴 수 있도록 한다.

또한, 상기 알림부로부터 역접속 신호를 전송받은 BMS는 배터리 외부에 장착된 별도의 표시장치로 역접속 신호를 전송하여 사용자가 전원이 역접속된 것을 알아차릴 수 있도록 한다. 여기서 별도의 표시장치는 알림음, 표시등 또는 ESS를 관리하는 서버의 모니터 등을 의미한다.

따라서 전체적인 과전류 유입 방지시스템(100)이 구동되는 방법은 배터리와 인버터 체결 시 인버터의 극이 배터리에 역접속되는 경우, 배터리의 (+)극은 (-)극이 되고, 그라운드(GND)단은 (+)극이 되어 상기 전원 유입경로를 통해 과전류가 유입되고, 유입되는 과전류는 상기 다이오드(121)를 통과한다.

상기 다이오드(121)를 통과한 과전류는 상기 제1 저항부(122)를 통과하고, 제1 저항부(122)로 통해 감소된 전압을 가진 과전류는 병렬로 연결된 상기 제너 다이오드(123), 상기 제2 저항부(124) 및 상기 과전류유입 방지 스위치부(125)에 나누어 들어간다.

상기 과전류유입 방지 스위치부(125)에 들어간 과전류의 전압이 소정의 값 이상인 경우, 과전류유입 방지 스위치부(125)는 온 되어 상기 제너 다이오드(123) 및 상기 제2 저항부(124)를 통과하여 감소된 전압을 가진 과전류가 과전류유입 방지 스위치부(125)의 소스단에서 드레인단으로 흐른다.

이에 따라 상기 과전류유입 방지 스위치부(125)의 소스단에서 드레인단으로 흐르는 전류는 상기 방전 스위치부(110)의 게이트단 및 소스단으로 흘러 도통되고 자동으로 방전 스위치부(110)가 단락되는 형태를 띄게 한다.

또한, 상기 과전류유입 방지 스위치부(125)에서 온 되는 경우, 상기 과전류유입 방지회로부(120) 내 알림부는 상기 방전 스위치부(110)와 연결된 BMS에 역접속 신호를 전송한다.

역접속 신호를 전송받은 BMS는 별도의 표시장치에 역접속 신호를 전송하여 사용자에게 상기 인버터의 역접속을 알릴 수 있도록 한다.

<실시 예 2>

다음으로 본 발명의 실시 예에 따른 과전류유입 방지시스템 구성방법에 대하여 설명한다.

본 발명의 과전류유입 방지시스템 구성방법은 과전류유입 방지시스템의 각 부분의 기준 값을 산출하고 설정하여 과전류유입 방지시스템을 효율적으로 구성하는 방법이다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 과전류유입 방지시스템 구성방법의 순서도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 과전류유입 방지시스템 구성방법은 우선 전원 역접속 시 유입되는 과전류의 전압 값을 측정하고(전류 및 전압 측정단계: S210), 측정된 전압 값을 근거로 하여 다이오드(121)의 선정 기준 값을 설정한다(다이오드 기준 값 설정단계: S220).

또한, 상기 전류 및 전압 측정단계에서 측정된 전압을 근거로 하여 제1 저항부(122)의 선정 기준 값을 설정하고(제1 저항 기준 값 설정단계: S230), 설정된 제1 저항 기준 값을 통해 감소된 전압을 근거로 하여 제너 다이오드(123) 및 제2 저항부(124)의 선정 기준 값을 설정한다(제너 다이오드 및 제2 저항 기준 값 설정단계: S240).

이와 같이 각 단계에서 설정된 값을 근거로 하여 상기 과전류유입 방지시스템(100)의 각 부분을 구성할 수 있다.

상기 과전류유입 방지시스템 구성방법의 각 단계는 하기에서 더욱 상세하게 설명한다.

상기 전류 및 전압 측정단계(S210)는 전원 역접속 시 유입되는 과전류의 전류 및 전압 값을 측정하는 단계로서, 소정 횟수 반복 수행한다. 여기서 소정 횟수는 일 실시 예로서, 7로 설정하지만 이에 한정되지 않는다.

그 후, 소정 횟수 반복 수행 후 측정된 전압 값 중 최고 값을 상기 다이오드 기준 값 설정단계(S220) 및 제1 저항 기준 값 설정단계(S230)에서 사용하는 값으로 설정한다.

또한, 상기 다이오드 기준 값 설정단계(S220)는 상기 전류 및 전압 측정단계(S210)에서 측정된 전류 및 전압 값을 근거로 하여 다이오드(121)의 선정 기준 값을 설정하는 단계이다.

이는 상기 과전류유입 방지회로부(120)의 제3 측의 과전류 유입경로 상에 상기 과전류유입 방지회로부(120)의 제3 측에서 제4 측으로 향하는 방향으로 순방향 배치된 다이오드(121)가 전원 역접속 시 생성되는 과전류를 버틸 수 있을 정도의 내압크기를 가지도록 상기 전류 및 전압 측정단계(S210)에서 측정된 전압 값보다 큰 값을 선정 기준 값으로 설정한다.

예를 들어, 상기 전류 및 전압 측정단계(S210)에서의 전압 최대 값이 10V로 측정된 경우, 상기 다이오드(121)의 선정 기준 값은 11V으로 설정하여 다이오드(121) 선정 시 11V 이상의 내압크기를 가진 부품이 선정될 수 있도록 한다.

또한, 상기 제1 저항 기준 값 설정단계(S230)는 상기 전류 및 전압 측정단계(S210)에서 측정된 전압 값을 근거로 하여 제1 저항부(122)의 선정 기준 값을 설정하는 단계로서, 상기 과전류유입 방지회로부(120)의 과전류 유입경로로 유입되는 과전류의 전압을 감소시키는 저항 값을 설정하는 단계이다.

또한, 상기 제1 저항부(122)를 통과한 과전류는 상기 과전류유입 방지 스위치부(125)의 게이트단으로 바로 유입되므로 제1 저항부(122)를 통과한 과전류의 전압 값이 과전류유입 방지 스위치부(125)의 내압크기 미만으로 될 수 있도록 제1 저항부(122)의 선정 기준 값을 설정한다.

여기서 상기 과전류유입 방지 스위치부(125)는 높은 내압크기를 가지면서 가격이 저렴한 부품으로 기 선정되었다.

또한, 상기 제1 저항부(122)의 선정 기준 값을 산출하는 방법은 상기 포토 릴레이(121)의 내압 크기를 상기 전류 및 전압 측정단계(S210)에서 측정된 전압 최대 값에서 빼고 남은 전압 값을 전류 값과 나누는 방법으로 산출된다.

예를 들어, 상기 전류 및 전압 측정단계(S210)에서의 전압 최대 값이 10V로 측정되었고, 상기 과전류유입 방지 스위치부(125)의 내압 크기는 6V이며 과전류가 2A로 흐르는 경우, 상기 제1 저항부(122)의 최소 값은 2Ω으로 산출된다. 이는 과전류유입 방지 스위치부(125)가 보호되기 위해서는 과전류 보호 저항부(122)의 선정 기준 값은 2Ω 초과하는 값으로 설정되어야 하는 것을 의미한다.

또한, 제너 다이오드 및 제2 저항 기준 값 설정단계(S240)는 상기 제1 저항 기준 값 설정단계(S230)에서 설정된 제1 저항 기준 값을 통해 감소된 전압을 근거로 하여 제너 다이오드(123) 및 제2 저항부(124)의 선정 기준 값을 설정하는 단계로서, 좀 더 엄밀히 말하면, FET 특성상 상기 과전류유입 방지 스위치부(125)의 게이트단에 유입되는 전압의 값과 상기 제너 다이오드(123) 및 제2 저항부(124)를 통과하여 나온 과전류의 전압 값의 차(VGSS)가 소정의 범위 이내가 되도록 제너 다이오드(123) 및 제2 저항부(124)의 선정 기준 값을 설정한다.

여기서 상기 과전류유입 방지 스위치부(125)의 게이트단의 내압 크기는 소스단의 내압 크기보다 소정 범위내 큰 경우를 의미한다.

또한, 상기 제너 다이오드(123), 제2 저항부(124) 및 과전류유입 방지 스위치부(125)는 병렬로 연결되어 상기 제1 저항부(122)를 통과한 과전류가 나누어 유입되므로, 제너 다이오드(123) 및 제2 저항부(124)에 설정되는 값이 크게 차이나는 경우, 하나의 부품에만 큰 전류가 흐름에 따라 제너 다이오드(123) 및 제2 저항부(124)의 선정 기준 값은 근사한 범위 내에서 설정될 수 있도록 한다.

예를 들어, 상기 제1 저항부(122)를 통과한 과전류의 전압 값이 20V이고 전류 값은 4A이며, FET 특성상 VGSS가 10V인 경우, 상기 제너 다이오드(123) 및 제2 저항부(124)의 선정 기준 값은 각각 2A의 동일한 전류가 흐르도록 5Ω으로 산출되고, VGSS를 따르면 제너 다이오드(123) 및 제2 저항부(124)의 선정 기준 값은 5Ω 미만으로 설정되어야 하는 것을 의미한다. 이는 최대한 과전류유입 방지 스위치부(125)에 부하가 덜 걸리도록 하기 위함이고, 과전류유입 방지 스위치부(125)의 드레인단의 전압은 0으로 한정한다.

한편, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 서술한 특허청구범위 기술 내에서 다양한 실시 예가 가능할 수 있을 것이다.

100: 과전류 유입 방지시스템
110: 방전 스위치부
120: 과전류 유입 방지회로부
121: 다이오드
122: 제1 저항부
123: 제너 다이오드
124: 제2 저항부
125: 과전류유입 방지 스위치부

Claims

전원 역접속 시 과전류 유입을 방지하는 과전류 유입 방지시스템에 있어서,
방전 스위치부; 및
제1 측은 상기 방전 스위치부 내 게이트단에 연결되고, 제2 측은 방전 스위치부 내 소스단에 연결되며 제3 측은 전원 역접속 시 과전류 유입경로가 형성되는 그라운드(GND)에 연결되며 제4 측은 배터리 (+)측에 연결되는 과전류유입 방지회로부; 를 포함하여 구성되고,
상기 과전류유입 방지회로부의 제3 측을 통해 과전류가 유입되는 경우, 과전류유입 방지회로부의 제1 측과 제2 측이 도통되어 상기 방전 스위치부가 단락되는 것을 특징으로 하는 과전류 유입 방지시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 과전류유입 방지회로부의 제3 측의 과전류 유입경로 상에 상기 과전류유입 방지회로부의 제3 측에서 제4 측으로 향하는 방향으로 순방향 연결되는 다이오드가 배치되는 것을 특징으로 하는 과전류 유입 방지시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 과전류유입 방지회로부는,
상기 과전류 유입경로와 연결된 제1 저항부;
상기 제1 저항부와 연결된 제너 다이오드;
상기 제1 저항부와 연결된 제2 저항부; 및
상기 제1 저항부와 연결된 과전류유입 방지 스위치부; 를 포함하여 구성되는 과전류 유입 방지시스템.
청구항 3에 있어서,
상기 과전류유입 방지 스위치부는, 상기 제1 저항부로부터 소정의 전압 값 이상의 전류가 역접속 방지 스위치부의 게이트단에 인가되면 온 되어 역접속 방지 스위치부의 소스단과 드레인단을 전기적으로 연결시키는 것을 특징으로 하는 과전류 유입 방지시스템.
청구항 3에 있어서,
상기 제너 다이오드 및 제2 저항부는, 상기 방전 스위치부 내 게이트단과 연결되어 제1전류 경로를 형성하고, 방전 스위치부 내 소스단과 연결되어 제2 전류 경로를 형성하는 것을 특징으로 하는 과전류 유입 방지시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 과전류유입 방지회로부는, 상기 과전류유입 방지 스위치부가 도통되는 경우, 상기 방전 스위치부를 온/오프 제어하는 BMS에 역접속 신호를 전송하는 알림부; 를 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 과전류 유입 방지시스템.
청구항 6에 있어서,
상기 알림부로부터 역접속 신호를 전송받은 상기 BMS는 배터리 외부에 장착된 별도의 표시장치로 역접속 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 과전류 유입 방지시스템.
전원 역접속 시 과전류 유입을 방지하는 과전류 유입 방지시스템을 구성하는 방법에 있어서,
전원 역접속 시 유입되는 과전류의 전류 및 전압 값을 측정하는 전류 및 전압 측정단계;
상기 전류 및 전압 측정단계에서 측정된 전류 및 전압을 근거로 하여 다이오드의 선정 기준 값을 설정하는 다이오드 기준 값 설정단계;
상기 전류 및 전압 측정단계에서 측정된 전압 값을 근거로 하여 제1 저항부의 선정 기준 값을 설정하는 제1 저항 기준 값 설정단계; 및
상기 제1 저항 기준 값 설정단계에서 설정된 제1 저항 기준 값을 통해 감소된 전압을 근거로 하여 제너 다이오드 및 제2 저항부의 선정 기준 값을 설정하는 제너 다이오드 및 제2 저항 기준 값 설정단계;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 과전류 유입 방지시스템 구성방법.
청구항 8에 있어서,
상기 전류 및 전압 측정단계는, 소정 횟수 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 과전류 유입 방지시스템 구성방법.
청구항 9에 있어서,
상기 전류 및 전압 측정단계에서 소정 횟수 반복 수행 후 측정된 전압 값 중 최고 값을 사용하는 것을 특징으로 하는 과전류 유입 방지시스템 구성방법.
청구항 8에 있어서,
상기 제1 저항 기준 값 설정단계에서의 제1 저항 기준 값, 상기 제너 다이오드 및 제2 저항 기준 값 설정단계에서의 제너 다이오드 및 제2 저항 기준 값은, 과전류유입 스위칭부의 내압 크기에 따라 설정되는 것을 특징으로 하는 과전류 유입 방지시스템 구성방법.