KR20220023082A - Method And Apparatus for Parallel Connection of Battery Using Inrush Current Prediction - Google Patents

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KR20220023082A KR1020200104572A KR20200104572A KR20220023082A KR 20220023082 A KR20220023082 A KR 20220023082A KR 1020200104572 A KR1020200104572 A KR 1020200104572A KR 20200104572 A KR20200104572 A KR 20200104572A KR 20220023082 A KR20220023082 A KR 20220023082A
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윤상선
기석철
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충북대학교 산학협력단
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Abstract

Disclosed are a battery parallel connection method using inrush current prediction and a device thereof. According to one aspect of the present invention, a power relay assembly comprises: a main relay; a precharge relay unit including a precharge relay, a current limiting resistor, and a current measuring resistor, wherein the precharge relay unit is connected to the main relay in parallel; a measurement unit measuring a precharge current flowing through the precharge relay unit; and a control unit controlling a short circuit of the main relay based on the precharge current.

Description

돌입전류 예측을 이용한 배터리 병렬연결 방법 및 장치{Method And Apparatus for Parallel Connection of Battery Using Inrush Current Prediction}Method And Apparatus for Parallel Connection of Battery Using Inrush Current Prediction

본 실시예는 돌입전류 예측을 이용한 배터리 병렬연결 방법 및 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 돌입전류 예측에 기초하여 배터리 병렬연결 안정성을 확보할 수 있는 배터리 병렬연결 방법 및 장치에 관한 것이다. This embodiment relates to a battery parallel connection method and apparatus using inrush current prediction. More particularly, it relates to a battery parallel connection method and apparatus capable of securing battery parallel connection stability based on inrush current prediction.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The content described in this section merely provides background information on the present invention and does not constitute the prior art.

배터리의 적용 범위가 넓어지면서, 휴대용 기기를 넘어 차량(vehicle) 및 에너지 저장 시스템(Energy Storage System: ESS)에까지 배터리가 사용되고 있다. 차량 및 에너지 저장장치는 크기가 큰 대용량의 고전압 배터리를 사용한다. As the application range of the battery is widened, the battery is being used not only in portable devices but also in vehicles and energy storage systems (ESSs). Vehicles and energy storage devices use large-capacity, high-voltage batteries.

일반적으로 고전압·대용량 배터리를 구현하기 위하여 복수의 배터리를 직렬 및/또는 병렬로 연결하여 사용하고 있다. 전압이 서로 다른 복수의 배터리를 병렬로 연결할 경우에는, 배터리 간의 저항이 작아 작은 전압차로도 대전류가 발생할 수 있기 때문에, 우선적으로 복수의 배터리의 전압을 같게 만들어 주기 위해 프리차지 릴레이(precharge relay)를 포함하는 파워 릴레이 어셈블리(Power Relay Assembly: PRA)를 사용한다. In general, a plurality of batteries are connected in series and/or in parallel to implement a high-voltage/large-capacity battery. When a plurality of batteries with different voltages are connected in parallel, a large current can occur even with a small voltage difference because the resistance between the batteries is small. Use the included Power Relay Assembly (PRA).

그러나 종래의 파워 릴레이 어셈블리는 메인 릴레이(main relay)의 단락 시점을 결정하기 위해 복수의 배터리의 전압을 측정하는 과정에서 발생하는 오차가 과도하게 크다는 문제점이 있다. However, the conventional power relay assembly has a problem that an error occurring in a process of measuring voltages of a plurality of batteries to determine a short-circuit timing of a main relay is excessively large.

본 개시의 실시예는, 전압 측정 오차를 최소화하여 메인 릴레이 단락시 안정성을 확보할 수 있는 돌입전류 예측을 이용한 배터리 병렬연결 방법 및 장치를 제공하는 데 주된 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An embodiment of the present disclosure has a main purpose to provide a method and apparatus for parallel connection of batteries using inrush current prediction capable of securing stability when a main relay is short-circuited by minimizing a voltage measurement error.

나아가 본 개시의 실시예는, 메인 릴레이 단락시 발생할 돌입전류 값을 예측하고 배터리의 돌입전류 허용값과 비교함으로써, 메인 릴레이의 단락 시점을 앞당길 수 있는 돌입전류 예측을 이용한 배터리 병렬연결 방법 및 장치를 제공하는 데 주된 목적이 있다.Furthermore, the embodiment of the present disclosure predicts the inrush current value that will occur when the main relay is short-circuited and compares it with the allowable inrush current value of the battery, thereby providing a battery parallel connection method and apparatus using inrush current prediction that can advance the short-circuit time of the main relay. Its main purpose is to provide

본 실시예의 일 측면에 의하면, 배터리 병렬연결을 위한 파워 릴레이 어셈블리(Power Relay Assembly)에 있어서, 메인 릴레이(main relay); 프리차지 릴레이(precharge relay), 전류 제한 저항, 및 전류 측정 저항을 포함하며, 상기 메인 릴레이와 병렬로 연결되는 프리차지 릴레이부(precharge relay unit); 상기 프리차지 릴레이부에 흐르는 프리차지 전류를 측정하는 측정부(measurement unit); 및 측정된 전류 값에 기초하여 상기 메인 릴레이의 단락을 제어하는 제어부(control unit)를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 릴레이 어셈블리를 제공한다.According to one aspect of this embodiment, in the power relay assembly (Power Relay Assembly) for battery parallel connection, a main relay (main relay); a precharge relay unit including a precharge relay, a current limiting resistor, and a current measuring resistor, the precharge relay unit being connected in parallel with the main relay; a measurement unit measuring a precharge current flowing through the precharge relay unit; and a control unit for controlling the short circuit of the main relay based on the measured current value.

본 실시예의 다른 측면에 의하면, 배터리 병렬연결을 위한 파워 릴레이 어셈블리(Power Relay Assembly)의 메인 릴레이(main relay) 제어 방법에 있어서, 프리차지 릴레이(precharge relay), 전류 제한 저항, 및 전류 측정 저항을 포함하며 상기 메인 릴레이와 병렬로 연결되는 프리차지 릴레이부에 흐르는 프리차지 전류를 측정하는 과정; 및 측정된 전류 값에 기초하여 상기 메인 릴레이를 단락시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 메인 릴레이 제어 방법을 제공한다.According to another aspect of this embodiment, in a main relay control method of a power relay assembly for battery parallel connection, a precharge relay, a current limiting resistor, and a current measuring resistor are measuring a precharge current flowing through a precharge relay unit connected in parallel with the main relay; and short-circuiting the main relay based on the measured current value.

이상에서 설명한 바와 같이 본 개시의 실시예에 의하면, 전압 측정 오차를 최소화하여 메인 릴레이 단락시 안정성을 확보할 수 있다는 효과가 있다.As described above, according to the embodiment of the present disclosure, there is an effect that it is possible to secure stability when the main relay is short-circuited by minimizing the voltage measurement error.

나아가 본 개시의 실시예에 의하면, 메인 릴레이 단락시 발생할 돌입전류 값을 예측하고 배터리의 돌입전류 허용값과 비교함으로써, 메인 릴레이의 단락 시점을 앞당길 수 있다는 효과가 있다. Furthermore, according to the embodiment of the present disclosure, there is an effect that the short circuit time of the main relay can be advanced by predicting the inrush current value that will occur when the main relay is shorted and comparing it with the allowable inrush current value of the battery.

도 1은 종래의 파워 릴레이 어셈블리를 설명하기 위한 예시도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 파워 릴레이 어셈블리를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 파워 릴레이 어셈블리의 제어방법을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 파워 릴레이 어셈블리의 제어방법을 나타내기 위한 순서도이다.1 is an exemplary view for explaining a conventional power relay assembly.
2 is a configuration diagram schematically illustrating a power relay assembly according to an embodiment of the present disclosure.
3 is a timing diagram illustrating a method of controlling a power relay assembly according to an embodiment of the present disclosure.
4 is a flowchart illustrating a method of controlling a power relay assembly according to an embodiment of the present disclosure.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components are given the same reference numerals as much as possible even though they are indicated on different drawings. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함', '구비'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 '…부', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.In addition, in describing the components of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used. These terms are only for distinguishing the elements from other elements, and the essence, order, or order of the elements are not limited by the terms. Throughout the specification, when a part 'includes' or 'includes' a certain element, this means that other elements may be further included, rather than excluding other elements, unless otherwise stated. . In addition, the '... Terms such as 'unit' and 'module' mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software or a combination of hardware and software.

도 1은 종래의 파워 릴레이 어셈블리를 설명하기 위한 예시도이다.1 is an exemplary view for explaining a conventional power relay assembly.

파워 릴레이 어셈블리(10)는 배터리를 병렬연결시키기 위한 회로로서, 일측에는 제1 배터리의 양극이 연결되고 타측에는 제2 배터리의 양극이 연결된다. The power relay assembly 10 is a circuit for connecting batteries in parallel. One side is connected to the positive electrode of the first battery and the other side is connected to the positive electrode of the second battery.

파워 릴레이 어셈블리(10)는 배터리 간 병렬연결시 대전류 발생을 피하기 위해, 프리차지 릴레이(precharge relay, 110)를 먼저 단락(short)시키고, 양 배터리의 전압이 같아지면 메인 렐레이(main relay, 100)를 단락시킨다. 프리차지 릴레이(110)와 직렬로 연결된 전류제한저항(114)으로 인해, 프리차지 릴레이(110) 단락시 배터리 간 전압차에 의한 대전류 발생이 방지된다. 전류제한저항(114)의 저항값은 배터리의 전압범위, 배터리의 최대 허용 전류를 고려하여 결정된다. The power relay assembly 10 first shorts the precharge relay 110 to avoid a large current when the batteries are connected in parallel, and when the voltages of both batteries are the same, the main relay 100 ) is short-circuited. Due to the current limiting resistor 114 connected in series with the precharge relay 110 , generation of a large current due to a voltage difference between the batteries when the precharge relay 110 is short-circuited is prevented. The resistance value of the current limiting resistor 114 is determined in consideration of the voltage range of the battery and the maximum allowable current of the battery.

파워 릴레이 어셈블리(10)는 메인릴레이(100) 단락 시점을 판단하기 위해, 측정부(120)를 이용하여 양 배터리의 양극 전압을 측정한다. 측정부(120)는 ADC(Analog to Digital Converter)로 구현된다. 한편, ADC의 최대 입력전압범위는 일반적으로 수 V 이내지만, 차량(vehicle) 및 에너지 저장 시스템(Energy Storage System: ESS)등과 같은 고전압 배터리 시스템의 경우 배터리 운용전압의 범위가 수십 V 에서 수백 V이므로, 배터리의 양극 전압을 ADC에 그대로 인가할 수 없다. The power relay assembly 10 measures the positive voltage of both batteries by using the measuring unit 120 to determine the short-circuit timing of the main relay 100 . The measurement unit 120 is implemented as an analog to digital converter (ADC). On the other hand, the maximum input voltage range of the ADC is generally within a few V, but in the case of high voltage battery systems such as vehicles and energy storage systems (ESS), the battery operating voltage ranges from several tens of V to several hundreds of V. , the positive voltage of the battery cannot be directly applied to the ADC.

이에 따라, 종래의 파워 릴레이 어셈블리(10)는 감쇠기(attenuator, 122 및 124)를 이용하여 배터리의 양극 전압을 일정한 비율로 감쇠한 후, 감쇠된 전압을 ADC에 인가한다. 예를 들어, 배터리의 운용전압 범위가 594 ~ 831.6 V인 ESS의 경우, 배터리의 전압을 1/200로 감쇠한 후 ADC에 인가한다. 이때, 감쇠기는 직렬로 연결된 저항 및/또는 차동증폭기(differential amplifier) 등으로 구현될 수 있다. 그러나 이러한 감쇠기(122 및 124)의 도입에 따라, ADC의 측정오차가 배터리 측에서는 감쇠 비율의 역수만큼 증폭되어 보인다는 문제점이 있다. 나아가, 감쇠기 자체에 의한 감쇠 오차가 배터리 전압의 측정오차로 발현된다는 문제점도 있다. 따라서 종래의 파워 릴레이 어셈블리(10)에 의하면, 메인 릴레이(100) 단락 시점을 정확하게 예측할 수 없으며, 안정성을 보장하기 위해 프리차지 릴레이(110)를 단락 시점으로부터 필요 이상으로 긴 시간 이후에 메인 릴레이(100)를 단락시켜야 한다는 문제점이 있다. Accordingly, the conventional power relay assembly 10 uses attenuators 122 and 124 to attenuate the positive voltage of the battery at a constant rate, and then applies the attenuated voltage to the ADC. For example, in the case of an ESS with a battery operating voltage range of 594 ~ 831.6 V, the voltage of the battery is attenuated by 1/200 and then applied to the ADC. In this case, the attenuator may be implemented as a series-connected resistor and/or a differential amplifier. However, with the introduction of the attenuators 122 and 124, there is a problem in that the measurement error of the ADC seems to be amplified by the reciprocal of the attenuation ratio on the battery side. Furthermore, there is also a problem that the attenuation error due to the attenuator itself is expressed as a measurement error of the battery voltage. Therefore, according to the conventional power relay assembly 10, it is not possible to accurately predict the short circuit time of the main relay 100, and in order to ensure stability, the precharge relay 110 is disconnected from the main relay 100 after a longer time than necessary from the short circuit time. 100) is short-circuited.

따라서, 본 개시의 실시예들은 이러한 종래 문제점을 해결하기 위해 종래의 파워 릴레이 어셈블리에서 감쇠기를 제거함과 동시에 메인 릴레이 단락시 발생할 돌입전류(inrush current)를 예측함으로써 배터리 병렬연결시 안정성을 확보하고자 한다.Accordingly, in order to solve the conventional problems, the embodiments of the present disclosure attempt to secure stability in parallel connection of batteries by removing the attenuator from the conventional power relay assembly and simultaneously predicting an inrush current that will occur when the main relay is short-circuited.

도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 파워 릴레이 어셈블리를 개략적으로 나타낸 구성도이다. 2 is a configuration diagram schematically illustrating a power relay assembly according to an embodiment of the present disclosure.

도 2를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 파워 릴레이 어셈블리(20)는 메인 릴레이(main relay, 200), 프리차지 릴레이부(precharge relay unit, 210), 측정부(measurement unit, 220), 및 제어부(control unit, 230)를 전부 또는 일부 포함한다. 도 2에 도시된 모든 블록이 필수 구성요소는 아니며, 다른 실시예에서 파워 릴레이 어셈블리(20)에 포함된 일부 블록이 추가, 변경 또는 삭제될 수 있다. 즉, 도 2의 경우는 본 실시예에 따른 파워 릴레이 어셈블리(20)가 돌입전류를 예측하여 메인 릴레이 단락 시점을 결정하기 위한 구성요소를 예시적으로 도시한 것으로서, 파워 릴레이 어셈블리(20)는 다른 기능의 구현을 위해 도시한 것보다 많거나 적은 구성요소 또는 상이한 구성요소의 구성을 가질 수 있음을 인식하여야 한다.Referring to FIG. 2 , the power relay assembly 20 according to an embodiment of the present disclosure includes a main relay 200 , a precharge relay unit 210 , and a measurement unit 220 . , and a control unit 230 in whole or in part. Not all blocks shown in FIG. 2 are essential components, and some blocks included in the power relay assembly 20 may be added, changed, or deleted in another embodiment. That is, in the case of FIG. 2 , the power relay assembly 20 according to the present embodiment exemplarily shows the components for determining the main relay short-circuit time by predicting the inrush current, and the power relay assembly 20 is different It should be appreciated that for the implementation of the functions, more or fewer components or different components than those shown may be formed.

메인 릴레이(200)는 일측에는 제1 배터리의 양극이 연결되고 타측에는 제2 배터리의 양극이 연결되며, 양 배터리의 양극을 차단 또는 도통시킨다. The main relay 200 is connected to the positive pole of the first battery on one side and the positive pole of the second battery on the other side, and blocks or conducts the positive poles of both batteries.

프리차지 릴레이부(210)는 메인 릴레이와 병렬로 연결되며, 프리차지 릴레이(precharge relay, 212), 전류제한저항(current limit resistor, 214), 및 전류측정저항(current sensing resistor, 216)을 포함한다.The precharge relay unit 210 is connected in parallel with the main relay, and includes a precharge relay 212 , a current limit resistor 214 , and a current sensing resistor 216 . do.

프리차지 릴레이부(210)는 대전류 발생을 방지하기 위해 도입된 회로로서, 메인 릴레이(200)를 단락시키기 전에 프리차지 저항(214)과 직렬연결된 프리차지 릴레이(212)를 단락시켜 제1 배터리 및 제2 배터리 간 전압차를 감소시킨다. 전류제한저항(214)의 저항값은 배터리의 전압범위 및 배터리의 최대 허용 전류 등을 고려하여 결정되며, 바람직하게는 500 Ω 이상의 저항값을 가진다. The precharge relay unit 210 is a circuit introduced to prevent generation of a large current. Before the main relay 200 is shorted, the precharge relay unit 210 is short-circuited with the precharge resistor 214 and the precharge relay 212 connected in series to the first battery and The voltage difference between the second batteries is reduced. The resistance value of the current limiting resistor 214 is determined in consideration of the voltage range of the battery and the maximum allowable current of the battery, and preferably has a resistance value of 500 Ω or more.

전류측정저항(216)은 메인 릴레이(200) 및 프리차지 저항(214)과 직렬연결되며, 션트 저항(shunt resistor)으로 구현될 수 있다. 여기서 션트 저항이란, 전류 측정에 사용되는 저항으로, 낮은 저항값을 가지며 저항값의 오차가 적고, 노이즈(noise)에 대한 내성이 강한 저항이다. 본 개시의 일 실시예에 따른 전류측정저항(216)은 바람직하게는 10 mΩ 이하의 저항값을 가진다. 즉, 본 개시의 실시예에 따르면, 프리차지 릴레이부(210)에 전류측정저항(216)을 추가함에 따라 발생하는 에너지 손실은 매우 적다.The current measuring resistor 216 is connected in series with the main relay 200 and the precharge resistor 214 and may be implemented as a shunt resistor. Here, the shunt resistor is a resistor used for measuring current, and is a resistor having a low resistance value, a small error in resistance value, and strong resistance to noise. The current measuring resistor 216 according to an embodiment of the present disclosure preferably has a resistance value of 10 mΩ or less. That is, according to the embodiment of the present disclosure, energy loss generated by adding the current measuring resistor 216 to the precharge relay unit 210 is very small.

측정부(220)는 프리차지 릴레이(212) 단락시 프리차지 릴레이부(210)에 흐르는 프리차지 전류를 측정한다. 구체적으로, 측정부(220)는 ADC로 구현될 수 있으며 전류측정저항(216)과 병렬로 연결되어 전류측정저항(216)의 양단 전압차를 측정하고 이를 전류측정저항(216)의 저항값으로 나누어 프리차지 전류를 산출한다. 이를 위해 측정부(220)는 전류측정저항(216)의 저항값을 저장하고 있을 수 있으며, 별도의 입력부(미도시)를 통해 전류측정저항(216)의 저항값을 입력받을 수 있다. The measurement unit 220 measures the precharge current flowing through the precharge relay unit 210 when the precharge relay 212 is short-circuited. Specifically, the measuring unit 220 may be implemented as an ADC and is connected in parallel with the current measuring resistor 216 to measure the voltage difference between both ends of the current measuring resistor 216 and use this as the resistance value of the current measuring resistor 216 . Divide to calculate the pre-charge current. To this end, the measuring unit 220 may store the resistance value of the current measuring resistor 216 , and may receive the resistance value of the current measuring resistor 216 through a separate input unit (not shown).

본 개시의 일 실시예에 따른 측정부(220)는 전류측정저항(216)의 양단 전압을 감쇠시키지 않고 측정한다. 즉, 전류측정저항(216)의 양단 전압이 측정부(220)에 직접 인가되며, 측정부(220)는 별도의 감쇠기를 포함하지 않는다. The measuring unit 220 according to an embodiment of the present disclosure measures the voltage across both ends of the current measuring resistor 216 without attenuating it. That is, the voltage across both ends of the current measuring resistor 216 is directly applied to the measuring unit 220, the measuring unit 220 does not include a separate attenuator.

제어부(230)는 측정된 프리차지 전류에 기초하여 메인 릴레이를 제어한다. 구체적으로, 제어부(230)는 측정된 프리차지 전류에 기초하여 돌입전류 예측값을 산출하고, 돌입전류 예측값이 기설정된 돌입전류 허용범위 내인 경우 메인 릴레이를 단락시킨다. 여기서, 돌입전류 허용값은 제1 배터리 및/또는 제2 배터리의 성능에 의해 결정되는 값으로, 배터리의 최대 허용 입력전류를 의미한다. 이를 위해, 제어부(230)는 돌입전류 허용값을 저장하고 있을 수 있으며, 별도의 입력부(미도시)를 통해 돌입전류 허용값을 입력받을 수 있다. The controller 230 controls the main relay based on the measured precharge current. Specifically, the controller 230 calculates an inrush current predicted value based on the measured pre-charge current, and short-circuits the main relay when the inrush current predicted value is within a preset allowable inrush current range. Here, the allowable inrush current value is a value determined by the performance of the first battery and/or the second battery, and means the maximum allowable input current of the battery. To this end, the controller 230 may store the allowable inrush current value, and may receive the allowable inrush current value through a separate input unit (not shown).

제어부(230)는 프리차지 전류에 기초하여 제1 배터리 양극 및 제2 배터리 양극 간의 전압차(voltage difference)를 산출하고, 이를 이용하여 돌입전류 예측값을 산출할 수 있다. 구체적으로, 제어부(230)는 산출된 전압차, 전선 저항값 및 접합 저항값에 기초하여 돌입전류 예측값을 산출할 수 있다. 여기서, 전선 저항값은 파워 릴레이 어셈블리(200)를 구성하는 전선 등과 같이 메인 릴레이(200) 단락시 돌입전류가 흐르도록 폐회로를 구성하는 전선의 저항값이고, 접합 저항값은 이러한 전선과 배터리 사이의 접합 저항값이다. 이를 위해, 제어부(230)는 전선 저항값 및 접합 저항값을 저장하고 있을 수 있으며, 별도의 입력부(미도시)를 통해 전선의 저항값 및 접합 저항값을 입력받을 수 있다. The controller 230 may calculate a voltage difference between the positive electrode of the first battery and the positive electrode of the second battery based on the pre-charge current, and use this to calculate a predicted inrush current value. Specifically, the controller 230 may calculate the inrush current predicted value based on the calculated voltage difference, the wire resistance value, and the junction resistance value. Here, the wire resistance value is the resistance value of the wire constituting the closed circuit such that the inrush current flows when the main relay 200 is short-circuited, such as the wire constituting the power relay assembly 200, and the junction resistance value is between the wire and the battery. is the junction resistance. To this end, the controller 230 may store the wire resistance value and the junction resistance value, and may receive the wire resistance value and the junction resistance value through a separate input unit (not shown).

한편, 도 2에서는 측정부(220) 및 제어부(230)를 독립된 구성으로 도시하였으나, 측정부(220) 및 제어부(230)의 기능이 MCU(micro controller unit)에 의해 통합되어 구현될 수 있다. Meanwhile, although the measurement unit 220 and the control unit 230 are illustrated as independent components in FIG. 2 , the functions of the measurement unit 220 and the control unit 230 may be integrated and implemented by a micro controller unit (MCU).

도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 파워 릴레이 어셈블리의 제어방법을 설명하기 위한 타이밍도이다. 3 is a timing diagram illustrating a control method of a power relay assembly according to an embodiment of the present disclosure.

도 3의 (a)는 제1 배터리의 양극 전압 및 제2 배터리의 양극 전압을 나타낸다. 도 3의 (b)는 제1 배터리 및 제2 배터리 사이에 흐르는 총 전류를 나타낸다. 도 3의 (c)는 제어부(230)가 배터리의 돌입전류 허용값 및 산출한 돌입전류 예측값을 나타낸다. 도 3의 (d)는 프리차지 릴레이(212)의 단락을 제어하는 신호를 나타낸다. 도 3의 (e)는 메인 릴레이(200)의 단락을 제어하는 신호를 나타낸다. 3A shows the positive electrode voltage of the first battery and the positive electrode voltage of the second battery. 3B shows the total current flowing between the first battery and the second battery. 3C shows the allowable value of the inrush current of the battery and the predicted value of the inrush current calculated by the controller 230 . 3D shows a signal for controlling the short circuit of the precharge relay 212 . 3E shows a signal for controlling the short circuit of the main relay 200 .

도 3의 (d) 및 (e)를 참조하면, 제어부(230)는 먼저 t1에서 프리차지 릴레이(212)를 단락시키는 제어신호가 발생시킨 후, t2에서 메인 릴레이(200)를 단락시키는 제어신호를 발생시킨다. Referring to (d) and (e) of FIG. 3 , the control unit 230 first generates a control signal for shorting the precharge relay 212 at t1, and then a control signal for shorting the main relay 200 at t2. causes

도 3의 (a) 및 (b)를 참조하면, t1에서 프리차지 릴레이(212)가 단락됨에 따라 제1 배터리의 양극 및 제2배터리의 양극 간 전압차에 의해 프리차지 전류가 발생되며, 시간이 흐름에 따라 전압차가 감소한다. Referring to FIGS. 3A and 3B , as the pre-charge relay 212 is short-circuited at t1, a pre-charge current is generated due to a voltage difference between the positive pole of the first battery and the positive pole of the second battery, and time With this flow, the voltage difference decreases.

도 3의 (c) 및 (e)를 참조하면, 측정부(220)가 측정한 프리차지 전류를 이용하여 제어부(230)는 돌입전류 예측값을 산출한다. 제어부(230)는 t2에서 돌입전류 예측값이 배터리의 돌입전류 허용값보다 작다고 판단하고 메인 릴레이(200)를 단락시키는 제어신호를 발생시킨다. Referring to FIGS. 3C and 3E , the controller 230 calculates an inrush current predicted value using the pre-charge current measured by the measuring unit 220 . The controller 230 determines that the inrush current predicted value is smaller than the inrush current allowable value of the battery at t2 and generates a control signal to short-circuit the main relay 200 .

도 3의 (b)를 참조하면, t2에서 메인 릴레이(200)가 단락됨에 따라 제1 배터리 및 제2 배터리 사이에 돌입전류 허용값보다 작은 돌입전류가 발생한다. Referring to FIG. 3B , as the main relay 200 is short-circuited at t2, an inrush current smaller than an allowable inrush current value is generated between the first battery and the second battery.

도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 파워 릴레이 어셈블리의 제어방법을 나타내기 위한 순서도이다.4 is a flowchart illustrating a method of controlling a power relay assembly according to an embodiment of the present disclosure.

제어부(230)는 프리차지 릴레이(212)를 단락시키는 제어신호를 발생시킨다. 이때, 메인 릴레이는 개방되어 있으며, 제1 배터리의 양극 및 제2 배터리의 양극 간 전압차에 의해 프리차지 전류가 발생한다(S400). The controller 230 generates a control signal to short-circuit the precharge relay 212 . At this time, the main relay is open, and a precharge current is generated by a voltage difference between the positive pole of the first battery and the positive pole of the second battery ( S400 ).

측정부(220)는 전류측정저항의 양단 전압차를 측정한다(S410). 여기서 전류측정저항(216)은 메인 릴레이(200) 및 프리차지 저항(214)과 직렬연결되는 저항이며, 션트 저항(shunt resistor)으로 구현될 수 있다. 전류측정저항(216)은 바람직하게는 10 mΩ 이하의 저항값을 가진다. 따라서, 측정부(220)는 감쇠기 없이도 전류측정저항의 양단 전압차를 측정할 수 있다. The measuring unit 220 measures the voltage difference between both ends of the current measuring resistor (S410). Here, the current measuring resistor 216 is a resistor connected in series with the main relay 200 and the precharge resistor 214 and may be implemented as a shunt resistor. The current measuring resistor 216 preferably has a resistance value of 10 mΩ or less. Therefore, the measuring unit 220 can measure the voltage difference between both ends of the current measuring resistor without an attenuator.

측정부(220)는 측정된 전압차에 기초하여 프리차지 릴레이부(210)에 흐르는 프리차지 전류를 산출한다(S420). 구체적으로, 측정부(220)는 측정된 전압차를 전류측정저항(216)의 저항값으로 나누어 프리차지 전류를 산출할 수 있다. The measurement unit 220 calculates a precharge current flowing through the precharge relay unit 210 based on the measured voltage difference ( S420 ). Specifically, the measuring unit 220 may calculate the precharge current by dividing the measured voltage difference by the resistance value of the current measuring resistor 216 .

제어부(230)는 프리차지 전류에 기초하여 제1 배터리의 양극 및 제2 배터리의 양극 간 전압차를 산출한다(S430). The controller 230 calculates a voltage difference between the positive electrode of the first battery and the positive electrode of the second battery based on the precharge current (S430).

제어부(230)는 메인 릴레이(200)를 단락시 발생할 돌입전류 예측값을 산출한다(S440). 구체적으로, 제어부(230)는 산출된 전압차, 전선 저항값 및 접합 저항값에 기초하여 돌입전류 예측값을 산출할 수 있다. 여기서, 전선 저항값은 파워 릴레이 어셈블리(200)를 구성하는 전선 등과 같이 메인 릴레이(200) 단락시 돌입전류가 흐르도록 폐회로를 구성하는 전선의 저항값이고, 접합 저항값은 이러한 전선과 배터리 사이의 접합 저항값이다.The control unit 230 calculates a predicted value of inrush current to be generated when the main relay 200 is short-circuited (S440). Specifically, the controller 230 may calculate the inrush current predicted value based on the calculated voltage difference, the wire resistance value, and the junction resistance value. Here, the wire resistance value is the resistance value of the wire constituting the closed circuit such that the inrush current flows when the main relay 200 is short-circuited, such as the wire constituting the power relay assembly 200, and the junction resistance value is between the wire and the battery. is the junction resistance.

제어부(230)는 돌입전류 예측값이 기설정된 돌입전류 허용값보다 작은지 판단한다(S450). 여기서, 돌입전류 허용값은 제1 배터리 및/또는 제2 배터리의 성능에 의해 결정되는 값으로, 배터리의 최대 허용 입력전류를 의미한다. 이를 위해, 제어부(230)는 돌입전류 허용값을 저장하고 있을 수 있으며, 별도의 입력부(미도시)를 통해 돌입전류 허용값을 입력받을 수 있다. 돌입전류 예측값이 돌입전류 허용값보다 큰 경우, 돌입전류 예측과정(S410 내지 S430)을 적응적으로 재수행한다. The controller 230 determines whether the inrush current predicted value is smaller than a preset allowable inrush current value (S450). Here, the allowable inrush current value is a value determined by the performance of the first battery and/or the second battery, and means the maximum allowable input current of the battery. To this end, the controller 230 may store the allowable inrush current value, and may receive the allowable inrush current value through a separate input unit (not shown). When the inrush current predicted value is greater than the inrush current allowable value, the inrush current prediction process ( S410 to S430 ) is adaptively re-performed.

돌입전류 예측값이 기설정된 돌입전류 허용값보다 작은 경우, 제어부(230)는 메인 릴레이(200)를 단락시키는 제어신호를 발생시킨다(S460).When the inrush current predicted value is smaller than the preset allowable inrush current value, the controller 230 generates a control signal to short-circuit the main relay 200 ( S460 ).

제어부(230)는 프리차지 릴레이를 개방시키는 제어신호를 발생시킨다(S470).The controller 230 generates a control signal for opening the precharge relay (S470).

이상과 같이, 본 개시의 일 실시예에 따른 파워 릴레이 어셈블리(20)는 프리차지 전류가 흐르지 않는 시점 또는 기설정된 시간 이후의 시점에 메인 릴레이(200)를 단락시키는 것이 아닌, 메인 릴레이(200) 단락시 발생할 돌입전류를 예측하고 예측값이 배터리의 돌입전류 허용값 보다 작은 경우에 메인 릴레이(200)를 단락시킨다. 이에 따라, 본 개시의 파워 릴레이 어셈블리(20)는 종래의 파워 릴레이 어셈블리 대비 메인 릴레이(200) 단락 시점을 앞당김으로써, 배터리 병렬 연결시 안정화 시간을 최적화할 수 있다. As described above, in the power relay assembly 20 according to an embodiment of the present disclosure, the main relay 200 does not short-circuit the main relay 200 at a point in time when the precharge current does not flow or at a point in time after a preset time. The inrush current to occur during a short circuit is predicted, and when the predicted value is smaller than the allowable inrush current value of the battery, the main relay 200 is short-circuited. Accordingly, the power relay assembly 20 of the present disclosure advances the short circuit time of the main relay 200 compared to the conventional power relay assembly, thereby optimizing the stabilization time when the batteries are connected in parallel.

도 4에서는 과정 S400 내지 과정 S470을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것이다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 4에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 과정 S400 내지 과정 S470 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 4는 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.Although it is described that steps S400 to S470 are sequentially executed in FIG. 4, this is merely illustrative of the technical idea of an embodiment of the present invention. In other words, one of ordinary skill in the art to which an embodiment of the present invention pertains may change the order described in FIG. 4 without departing from the essential characteristics of an embodiment of the present invention, or perform one of steps S400 to S470. Since the above process may be variously modified and applied by executing the above process in parallel, FIG. 4 is not limited to a time series sequence.

한편, 전술한 바와 같이 도 2에 기재된 본 실시예에 따른 제어부(230)의 동작은 프로그램으로 구현되고 컴퓨터로 읽을 수 있는　기록매체에 기록될 수 있다. 본 실시예에 따른 제어부(230)의 동작을 구현하기 위한 프로그램이 기록되고 컴퓨터가 읽을 수 있는　기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 이러한 컴퓨터가 읽을 수 있는　기록매체는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등의 비일시적인(non-transitory) 매체일 수 있으며, 또한 데이터 전송 매체(data transmission medium)와 같은 일시적인(transitory) 매체를 더 포함할 수도 있다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는　기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다. Meanwhile, as described above, the operation of the control unit 230 according to the present embodiment illustrated in FIG. 2 may be implemented as a program and recorded in a computer-readable recording medium. A computer-readable recording medium in which a program for implementing the operation of the control unit 230 according to the present embodiment is recorded includes all types of recording devices in which data readable by a computer system is stored. The computer-readable 　 recording medium may be a non-transitory medium such as ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, and optical data storage device, and also a data transmission medium. It may further include a transitory medium such as In addition, the computer-readable recording medium is distributed in network-connected computer systems, and computer-readable codes may be stored and executed in a distributed manner.

이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of this embodiment, and a person skilled in the art to which this embodiment belongs may make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present embodiment. Accordingly, the present embodiments are intended to explain rather than limit the technical spirit of the present embodiment, and the scope of the technical spirit of the present embodiment is not limited by these embodiments. The protection scope of this embodiment should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be interpreted as being included in the scope of the present embodiment.

20: 파워 릴레이 어셈블리 200: 메인 릴레이
210: 프리차지 릴레이부 212: 프리차지 릴레이
214: 전류제한저항 216: 전류측정저항
220: 측정부 230: 제어부20: power relay assembly 200: main relay
210: precharge relay unit 212: precharge relay
214: current limiting resistance 216: current measuring resistance
220: measurement unit 230: control unit

Claims (10)

배터리 병렬연결을 위한 파워 릴레이 어셈블리(Power Relay Assembly)에 있어서,
메인 릴레이(main relay);
프리차지 릴레이(precharge relay), 전류제한저항, 및 전류측정저항을 포함하며, 상기 메인 릴레이와 병렬로 연결되는 프리차지 릴레이부(precharge relay unit);
상기 프리차지 릴레이부에 흐르는 프리차지 전류를 측정하는 측정부(measurement unit); 및
상기 프리차지 전류에 기초하여 상기 메인 릴레이의 단락을 제어하는 제어부(control unit)
를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 릴레이 어셈블리.In the power relay assembly (Power Relay Assembly) for battery parallel connection,
main relay;
a precharge relay unit including a precharge relay, a current limiting resistor, and a current measuring resistor, the precharge relay unit being connected in parallel with the main relay;
a measurement unit measuring a precharge current flowing through the precharge relay unit; and
A control unit controlling the short circuit of the main relay based on the pre-charge current
Power relay assembly comprising a. 제1항에 있어서,
상기 측정부는,
상기 전류측정저항의 양단 전압차를 이용하여 상기 프리차지 전류를 측정하는 것을 특징으로 하는 파워 릴레이 어셈블리.According to claim 1,
The measurement unit,
Power relay assembly, characterized in that for measuring the pre-charge current by using the voltage difference between both ends of the current measuring resistor. 제2항에 있어서,
상기 측정부는,
상기 전류측정저항의 양단 전압을 감쇠시키지 않고 측정하는 것을 특징으로 하는 파워 릴레이 어셈블리.3. The method of claim 2,
The measurement unit,
Power relay assembly, characterized in that the measurement without attenuating the voltage at both ends of the current measuring resistor. 제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 프리차지 전류에 기초하여 돌입전류 예측값을 산출하고, 상기 돌입전류 예측값이 기설정된 돌입전류 허용 값보다 작은 경우 상기 메인 릴레이를 단락시키는 것을 특징으로 하는 파워 릴레이 어셈블리.According to claim 1,
The control unit is
and calculating an inrush current predicted value based on the pre-charge current, and shorting the main relay when the inrush current predicted value is less than a preset allowable inrush current value. 제4항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 프리차지 전류에 기초하여 상기 배터리 간 전압차를 산출하고, 상기 배터리 간 전압차, 상기 파워 릴레이 어셈블리의 전선 저항값, 및 접합 저항값에 기초하여 상기 돌입전류 예측값을 산출하는 것을 특징으로 하는 파워 릴레이 어셈블리.5. The method of claim 4,
The control unit is
Power characterized in that the voltage difference between the batteries is calculated based on the pre-charge current, and the inrush current predicted value is calculated based on the voltage difference between the batteries, a wire resistance value of the power relay assembly, and a junction resistance value relay assembly. 제1항에 있어서,
상기 전류측정저항은,
션트 저항(shunt resistor)인 것을 특징으로 하는 파워 릴레이 어셈블리.According to claim 1,
The current measuring resistance is
A power relay assembly, characterized in that it is a shunt resistor. 배터리 병렬연결을 위한 파워 릴레이 어셈블리(Power Relay Assembly)의 메인 릴레이(main relay) 제어 방법에 있어서,
프리차지 릴레이(precharge relay), 전류제한저항, 및 전류측정저항을 포함하며 상기 메인 릴레이와 병렬로 연결되는 프리차지 릴레이부에 흐르는 프리차지 전류를 측정하는 과정; 및
상기 프리차지 전류에 기초하여 상기 메인 릴레이를 단락시키는 과정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 메인 릴레이 제어 방법.In the control method of the main relay of the power relay assembly (Power Relay Assembly) for parallel connection of batteries,
measuring a precharge current flowing through a precharge relay unit including a precharge relay, a current limiting resistor, and a current measuring resistor and connected in parallel with the main relay; and
Short-circuiting the main relay based on the pre-charge current
Main relay control method comprising a. 제7항에 있어서,
상기 측정하는 과정은,
상기 전류측정저항의 양단 전압차를 이용하여 상기 프리차지 전류를 측정하는 것을 특징으로 하는 메인 릴레이 제어 방법.8. The method of claim 7,
The measurement process is
The main relay control method, characterized in that the pre-charge current is measured by using the voltage difference between both ends of the current measuring resistor. 제7항에 있어서,
상기 단락시키는 과정은,
상기 프리차지 전류에 기초하여 돌입전류 예측값을 산출하고, 상기 돌입전류 예측값이 기설정된 돌입전류 허용값보다 작은 경우 상기 메인 릴레이를 단락시키는 것을 특징으로 하는 메인 릴레이제어 방법.8. The method of claim 7,
The short-circuiting process is
A main relay control method, characterized in that calculating an inrush current predicted value based on the pre-charge current, and shorting the main relay when the inrush current predicted value is less than a preset allowable inrush current value. 제9항에 있어서,
상기 단락시키는 과정은,
상기 프리차지 전류에 기초하여 상기 배터리 간 전압차를 산출하고, 상기 배터리 간 전압차, 상기 파워 릴레이 어셈블리의 전선 저항값, 및 접합 저항값에 기초하여 상기 돌입전류 예측값을 산출하는 것을 특징으로 하는 메인 릴레이 제어 방법.10. The method of claim 9,
The short-circuiting process is
Main characterized in that calculating the voltage difference between the batteries based on the pre-charge current, calculating the inrush current predicted value based on the voltage difference between the batteries, a wire resistance value of the power relay assembly, and a junction resistance value Relay control method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2023228592A1 (en) * 2022-05-26 2023-11-30 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 Battery disconnection system and failure detection method

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