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KR101976849B1 - 배터리 과충전 및 과방전 방지 장치 - Google Patents

배터리 과충전 및 과방전 방지 장치 Download PDF

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KR101976849B1
KR101976849B1 KR1020120140054A KR20120140054A KR101976849B1 KR 101976849 B1 KR101976849 B1 KR 101976849B1 KR 1020120140054 A KR1020120140054 A KR 1020120140054A KR 20120140054 A KR20120140054 A KR 20120140054A KR 101976849 B1 KR101976849 B1 KR 101976849B1
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relay
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장정문
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현대자동차주식회사
기아자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 배터리 과충전 및 과방전 방지에 관한 것으로서, 제어기의 고장 등 상황에서도 배터리의 과충전이나 과방전을 방지할 수 있고, 파우치 타입의 배터리뿐만 아니라 배터리 사양에 상관없이 다양하게 적용이 가능한 배터리 과충전 및 과방전 방지를 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 메인 배터리와 전기부하 사이의 고전압 회로 상에 흐르는 전류 크기를 감지하는 전류감지기와; 상기 고전압 회로의 DC 링크 양단 사이를 연결하는 회로를 개폐하도록 설치되고, 과충전 및 과방전 발생 조건에서 감지되는 전류 크기에 상응하는 전류감지기의 출력에 의해 온 구동되어 회로를 닫아주는 단락 릴레이;를 포함하며, 단락 릴레이의 온 구동시 메인 배터리와 퓨즈, 단락 릴레이 사이의 경로를 따라 흐르는 단락 전류에 의해 퓨즈를 단선시키도록 된 것을 특징으로 하는 배터리 과충전 및 과방전 방지 장치를 제공한다.

Description

배터리 과충전 및 과방전 방지 장치{Apparatus for preventing overdischarge and overdischarge of battery}
본 발명은 배터리 과충전 및 과방전 방지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 제어기의 고장 등 상황에서도 배터리의 과충전이나 과방전을 방지할 수 있고, 파우치 타입의 배터리뿐만 아니라 배터리 사양에 상관없이 다양하게 적용이 가능한 배터리 과충전 및 과방전 방지에 관한 것이다.
오늘날 고유가와 이산화탄소 규제 등으로 인해 기존의 내연기관 자동차를 대체할 수 있는 친환경자동차의 개발이 활발히 진행되고 있으며, 최근 전기모터를 구동시켜 주행하는 순수 전기자동차나 내연기관과 전기모터를 구동원으로 함께 사용하는 하이브리드 자동차가 자동차 제조사에 따라 이미 상용화되어 출시되고 있거나 상용화를 앞두고 있는 상황이다.
전기자동차나 하이브리드 자동차는 구동원이 되는 전기모터(Traction Motor)에 전력을 공급하기 위한 주 동력원으로 고전압 배터리(메인 배터리)를 탑재하고 있으며, 더불어 배터리 충전을 위한 충전장치, 전기모터를 구동시키기 위한 인버터 등을 구비하고 있다.
또한 배터리의 상태를 감시하는 배터리 제어기(Battery Management System, BMS)가 탑재되는데, 이 배터리 제어기는 배터리의 온도, 전압, 충/방전 전류, 배터리 SOC(State Of Charge) 등에 관한 배터리 상태 정보를 수집하고, 수집되는 배터리 상태 정보를 차량 제어에 이용될 수 있도록 차량 내 타 제어기에 제공한다.
특히, 배터리 제어기는 배터리 상태를 확인하여 배터리 상태가 일정한 수준 이상을 유지하도록 관리하며, 배터리 내구성 저하에 따른 수명 단축을 방지하는 한편, 총합제어를 수행하는 차량 제어기에 배터리 SOC 정보를 알려줌으로써 배터리 상태를 고려한 차량 주행이 이루어질 수 있도록 한다.
한편, 도 1은 통상의 전기자동차나 하이브리드 자동차에 적용되고 있는 고전압 회로부를 나타내는 도면으로서, 고전압 회로부(각 부품 및 고전압 와이어)의 구성 및 연결상태를 개략적으로 예시한 도면이다.
도시된 바의 고전압 회로부는, 차량의 동력원이 되는 고전압 배터리(10), 상기 고전압 배터리(10)의 전력을 공급받아 구동되는 모터(인버터를 통해 연결됨) 등의 차량 내 전기부하(30), 그리고 차량 내 전기부하(30)에 배터리 전력이 선택적으로 공급되도록 스위칭하는 파워 릴레이 어셈블리(Power Relay Assembly, PRA)(20)를 포함한다.
여기서, 고전압 배터리(10)는 고전압의 충/방전이 가능한 이차 배티리(축전지)로, 차량의 모터 등 전기부하(30)에서 필요로 하는 전력을 공급하고, 회생제동시의 모터 발전 전력 및 차량 외부 충전기의 전력을 공급받아 충전된다.
통상 고전압 배터리(10)는 요구되는 고전압 출력을 위해 다수의 셀들이 직렬로 연결된 구성을 가지며, 과전류에 대한 물리적인 안전장치로 과전류가 흐를 경우 셀 간의 직렬 연결을 해제하는 퓨즈(11)를 구비한다.
파워 릴레이 어셈블리(20)는 배터리(10)와 전기부하(30)의 DC 링크단(예를 들어, 모터 제어기(인버터)의 DC 링크단)을 연결하고 있는 고전압 회로 상에서 배터리 전원을 선택적으로 개폐하기 위해 설치되는 것으로, 복수개의 고전압 릴레이(21,22,23)들로 구성된다.
상기 파워 릴레이 어셈블리(20)는 주 전원접점인 두 개의 고전압 메인릴레이(21,22)와, 상기 두 메인릴레이 중 1개를 우회하는 회로 상에 설치되는 프리차지 릴레이(23) 및 프리차지 저항(24)을 포함한다.
즉, 도 1에 예시된 바와 같이, 배터리(10)의 (+)단과 DC 링크 (+)단 사이의 회로 상에 제1메인릴레이(21)가 설치되고, 배터리의 (-)단과 DC 링크 (-)단 사이의 회로 상에 제2메인릴레이(22)가 설치되며, 제1메인릴레이(21)를 우회하는 바이패스 회로 상에 프리차지 릴레이(23)와 프리차지 저항(24)이 설치된다.
이러한 파워 릴레이 어셈블리(20)의 릴레이들은 통상 미도시된 배터리 제어기(BMS)에서 출력되는 릴레이 제어신호에 따라 온/오프(On/Off) 제어되도록 되어 있다.
한편, 파워 릴레이 어셈블리(20)의 릴레이들이 비정상적으로 융착되어 있을 경우 원치 않는 배터리 충전 상황이 발생하며, 특히 배터리가 과충전될 경우 위험상황이 초래되므로 과충전 방지를 위한 안전장치가 구비된다.
예를 들어, 파우치 타입의 셀로 구성된 고전압 배터리가 과충전될 경우 전압이 상승하게 되고, 과열로 인해 셀 내부의 전해액이 분해되면서 가연성 가스가 발생하게 된다.
이에 파우치가 부풀어오르는 스웰링(swelling) 현상이 발생하고, 또한 양극과 음극 사이의 분리막이 용융하여 양극과 음극의 단락으로 발화가 이루어질 수 있는바, 차량의 안전성을 확보할 수 없게 된다.
이에 배터리의 과충전을 방지하는 안전장치가 필요하며, 1차적인 안전장치로서의 역할은 배터리 제어기가 수행한다(과충전 확인 후 릴레이 오픈).
그러나, 배터리 제어기는 정상적인 작동상태에서만 안전장치로서 작동할 수 있고, 만약 고장 등으로 인해 정상 상태가 아닐 경우에는 과충전이 발생할 수 있다.
또한 파우치 타입의 배터리인 경우 셀의 스웰링시 취약부를 파괴시켜 전원이 차단되도록 한 기술들이 제시되어 있으며, 일례로 한국공개특허 제2009-0131573호에는 과충전시 셀 내부의 팽창압력으로 셀 간 전원연결부가 파단되도록 한 기술이 제시되어 있다.
그러나, 이는 파우치 타입의 셀로 구성된 배터리에만 적용이 가능한 기술로 파우치 타입이 아닐 경우 적용이 불가하고, 배터리에 각 셀의 스웰링을 위한 공간을 확보해야 한다.
또한 특정 부분이 파괴되어야만 과충전으로부터 보호가 가능하므로 부품 손실이 발생하는 단점이 있고, 파괴를 통해 안전이 보장되는 방식이므로 적정하게 작동하는지를 확인하기 위해 많은 시험이 필요하며, 안전장치로서의 신뢰성 확보가 어렵다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 제어기의 고장 등 상황에서도 배터리의 과충전이나 과방전을 방지할 수 있고, 파우치 타입의 배터리뿐만 아니라 배터리 사양에 상관없이 다양하게 적용이 가능한 배터리 과충전 및 과방전 방지를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 메인 배터리와 전기부하 사이의 고전압 회로 상에 흐르는 전류 크기를 감지하는 전류감지기와; 상기 고전압 회로의 DC 링크 양단 사이를 연결하는 회로를 개폐하도록 설치되고, 과충전 및 과방전 발생 조건에서 감지되는 전류 크기에 상응하는 전류감지기의 출력에 의해 온 구동되어 회로를 닫아주는 단락 릴레이;를 포함하며, 단락 릴레이의 온 구동시 메인 배터리와 퓨즈, 단락 릴레이 사이의 경로를 따라 흐르는 단락 전류에 의해 퓨즈를 단선시키도록 된 것을 특징으로 하는 배터리 과충전 및 과방전 방지 장치를 제공한다.
여기서, 상기 전류감지기로부터 전류 크기에 상응하여 출력되는 전압이 단락 릴레이의 여자 코일에 인가되도록 전류감지기의 출력단이 단락 릴레이의 여자 코일 측에 회로 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 전류감지기는 홀 센서가 될 수 있고, 상기 홀 센서로 보조 배터리의 작동 전원을 공급하기 위한 회로 상에는 배터리 제어기에 의해 온/오프 구동이 제어되는 릴레이가 설치될 수 있으며, 이 릴레이는 노말 클로즈 타입의 릴레이가 될 수 있다.
또한 상기 DC 링크 양단 사이의 회로 상에 배터리 제어기에 의해 온/오프 구동이 제어되어 회로를 개폐하는 별도의 단락 릴레이가 더 설치될 수 있고, 이 별도의 단락 릴레이는 노말 클로즈 타입의 릴레이가 될 수 있다.
또한 상기 DC 링크 양단 사이의 회로 상에 단락 저항이 설치됨이 바람직하다.
이에 따라, 본 발명의 배터리 과충전 및 과방전 방지 장치는 과충전 또는 과방전 발생 조건에서 배터리의 퓨즈를 단선(고전압 회로 단락으로 인한 단선)시켜 배터리 셀 간의 직렬 연결을 해제하는 방식을 통해 배터리의 과충전과 과방전을 방지할 수 있게 된다.
이러한 본 발명의 장치는 파워 릴레이 어셈블리의 릴레이들이 융착된 상태에서 제어기의 고장 등 상황에서도 동작이 가능하며, 과충전, 과방전 외에도 비정상적인 상황(예, 절연 저항)이 발생한 경우라면 동작하여 배터리 셀 간의 직렬 연결을 해제하여 배터리를 보호할 수 있게 된다.
또한 파우치 타입의 배터리뿐만 아니라 배터리 사양에 상관없이 다양하게 적용이 가능하며, 스웰링시 셀의 특정 부분이 파괴되도록 하여 과충전을 방지하는 방식과 비교하여 여러 문제점이 개선될 수 있고, 셀 파괴 전에 안전하게 작동하므로 부품 손실이 축소될 수 있다.
도 1은 통상의 전기자동차나 하이브리드 자동차에 적용되고 있는 고전압 회로부를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 장치가 적용되는 경우에서 과충전 방지가 이루어지는 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 과충전 및 과방전 방지를 나타내는 회로도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 과충전 및 과방전 방지를 나타내는 회로도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 장치가 적용되는 경우에서 과충전 방지가 이루어지는 과정을 설명하기 위한 순서도로, 도시된 바와 같이 배터리 제어기가 정상인 경우 통상의 과정, 즉 배터리 제어기가 과충전을 확인하게 되면 파워 릴레이 어셈블리의 릴레이들을 오픈시키는 과정이 수행된다.
이는 배터리 제어기가 1차 안전장치로서 작동하는 과정으로, 만약 파워 릴레이 어셈블리의 릴레이들이 융착된 상태이거나(릴레이 구동을 위한 신호가 출력되더라도 릴레이가 오픈되지 않음), 배터리 제어기가 고장 등으로 인해 정상적인 제어 과정이 수행될 수 없는 경우에는 문제가 된다.
이에 고전압 배터리(메인 배터리)에 물리적인 안전장치로서 과전류 발생시 셀 간의 직렬 연결을 해제하는 소자, 즉 과전류 방지용 퓨즈가 장착되어 있음에 착안하여, 본 발명에서는 배터리의 과충전 및 과방전 발생 조건에서도 상기 퓨즈가 단선되도록 하여 과충전 및 과방전을 방지하는 배터리 보호 장치가 제시된다.
즉, 의도하지 않은 과충전이나 과방전 발생 조건에서 퓨즈가 단선(후술하는 바와 같이 고전압 회로의 단락 발생에 의한 단선)되도록 하여 고전압 배터리의 셀 간 직렬 연결을 해제시킴으로써 과충전 발생 및 그로 인한 위험상황을 방지하는 것이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 과충전 및 과방전 방지의 구성에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 과충전 및 과방전 방지를 나타내는 회로도로서, 고전압 배터리(10)와 차량 내 전기부하(30) 사이의 고전압 회로, 즉 파워 릴레이 어셈블리(20)가 설치된 고전압 회로에서 DC 링크 양단((+)단과 (-)단) 사이를 연결하는 회로 상에 별도의 추가적인 릴레이(이하, 단락 릴레이라 칭함)(41)가 설치된다.
또한 본 발명의 과충전 및 과방전 방지는 고전압 회로 상에 설치되어 감지되는 전류 크기에 비례하여 전압을 발생 및 외부로 출력하는 전류감지기(42)를 포함한다.
이러한 구성에서 단락 릴레이(41)는 DC 링크 양단 사이의 회로를 개폐하는 릴레이로서, 과충전 또는 과방전 발생 조건에서의 전류감지기 출력에 연동하여 DC 링크 양단 사이의 회로를 닫아주도록 온 구동된다.
또한 전류감지기(42)는 홀 센서(hole sensor)가 될 수 있으며, 이 홀 센서는 설치된 회로 상의 전류 크기를 감지하여 그에 비례하는 전압 신호를 출력하도록 되어 있다.
이에 전류 감지를 필요로 하는 통상의 제어기 등 하드웨어 장치에서 이 전압 신호로부터 회로 상을 흐르는 전류 크기를 인지하게 되는데, 본 발명에서는 홀 센서(42)의 출력 신호에 의해 단락 릴레이(41)가 온(on) 구동하도록 구성된다.
즉, 과충전 또는 과방전 발생 조건에서 감지되는 전류 크기에 상응하여 홀 센서(42)로부터 출력되는 전압 신호에 의해 단락 릴레이(41)가 온 구동되도록 하는 것이다.
이를 위해, 홀 센서(42)가 감지되는 전류 크기에 비례하여 출력하는 전압이 단락 릴레이(41)의 여자 코일(41a)에 인가될 수 있도록 상기 홀 센서(42)의 전압 출력단(42a)과 단락 릴레이(41)의 여자 코일(41a)을 회로로 연결한다.
이에 과충전 또는 과방전 발생 조건에서 홀 센서(42)가 설치 위치의 전류 크기에 상응하는 전압을 출력하게 되면, 이 전압이 단락 릴레이(41)의 여자 코일(41a) 측에 인가되고, 이에 코일 측의 여자로 인해 단락 릴레이(41)의 접점이 닫히게 된다.
결국, 이러한 단락 릴레이(41)의 온(on) 상황(접점이 닫힌 상황)에서 고전압 배터리(10), 퓨즈(11), 단락 릴레이(41) 사이의 회로 상에는 단락 전류가 흐르게 된다.
이에 퓨즈(11)가 단선되면서 배터리(10)의 셀 간 직렬 연결이 해제되는바, 배터리의 과충전 또는 과방전이 방지될 수 있게 된다.
이하, 작동 상태의 예를 순차적으로 설명하면, 먼저 파워 릴레이 어셈블리(20)의 릴레이(21,22,23)들에서 융착이 발생하면, 고전압 배터리(10)에는 원치 않는 충전 또는 방전 상황이 발생할 수 있다.
이러한 외부로부터의 원치 않는 충, 방전 상황이 발생하면, 홀 센서(42)에서 전류가 감지되며, 홀 센서(42)는 감지되는 전류 크기에 비례하는 전압을 발생시켜 외부로 출력하게 된다.
이 전압은 단락 릴레이(41)의 여자 코일(41a)로 인가되며, 이에 단락 릴레이가 온 되면서 배터리(10)와 퓨즈(11), 단락 릴레이(41) 사이의 전류 경로를 따라 단락 전류가 흐르게 되고, 이에 퓨즈(11)가 단선되면서 배터리 셀 간의 직렬 연결이 해제된다.
이후 충, 방전이 불가해지면서 과충전, 과방전이 방지될 수 있게 된다.
이와 같이 하여, 도 3에 도시된 일 실시예에 따르면, 릴레이 융착 등으로 인한 고전압 배터리의 과충전 및 과방전이 방지될 수 있고, 특히 배터리 제어기의 고장 등 비정상 상태에서도 고전압 라인의 이상 동작 조건이라면 단락 릴레이의 작동을 통해 과충전 및 과방전이 방지될 수 있다.
한편, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 과충전 및 과방전 방지를 나타내는 회로도이다.
도 4의 실시예는 신뢰성 향상을 위한 구성품을 추가한 실시예로서, 도 3의 실시예에서 하나의 단락 릴레이(41)를 사용함으로 인해 발생할 수 있는 오작동을 해소하고자, 상기 단락 릴레이(41)가 설치된 DC 링크 양단 사이의 회로 상에 배터리 제어기(미도시)에 의해 온/오프 구동이 제어되는 별도의 단락 릴레이(44)를 추가 설치한다.
이하, 도 4의 실시예를 설명함에 있어서 홀 센서(42)의 출력 전압을 인가받아 구동하는 단락 릴레이(42)를 제1단락 릴레이라 칭하기로 하며, 더불어 도 4의 실시예에서 추가되는 별도의 단락 릴레이(44), 즉 배터리 제어기에 의해 온/오프 구동이 제어되는 단락 릴레이를 제2단락 릴레이라 칭하기로 한다
제1단락 릴레이(41)가 오픈 상태(오프 상태)로 있다가 전원 인가시에 닫힘 상태(온 상태)가 되는 노말 오픈 타입의 릴레이라면, 제2단락 릴레이(44)는 전원 미인가시에 닫힘 상태를 유지하는 노말 클로즈(normal close) 타입의 릴레이가 사용될 수 있다.
이에 배터리 제어기가 고장 등으로 인해 비정상 상태인 경우 제2단락 릴레이(44)는 배터리 제어기에 의해 제어가 불가한 상태(전원 미인가 상태)에서 닫힘 상태를 유지하게 되고, 이에 제2단락 릴레이(44)의 닫힘 상태에서 3의 실시예서와 같이 제1단락 릴레이(41)의 닫힘 동작(온 구동)으로 과충전 또는 과방전이 방지될 수 있다.
이와 더불어, 홀 센서(42)의 경우 기본적으로 외부의 배터리로부터 전원을 공급받아 작동하는 센서이며, 이때 작동 전원을 차량의 보조 배터리(저전압 배터리, 승용차의 경우 12V 배터리, 상용차의 경우 24V 배터리임)에서 공급받도록 되어 있다.
도 4의 실시예에서는 보조 배터리로부터 홀 센서(42)로 작동 전원이 인가되는 회로 상에 별도의 릴레이(이하, 개폐 릴레이라 칭함)(43)를 설치하며, 이 개폐 릴레이(43)는 전원 미인가시에 닫힘 상태를 유지하는 노말 클로즈 타입의 릴레이가 사용될 수 있다.
상기 개폐 릴레이(43)는 배터리 제어기에 의해 구동이 제어되는 릴레이로서, 배터리 제어기에서 전원이 인가되면 홀 센서(42)로 공급되는 작동 전원을 선택적으로 차단시킬 수 있다(배터리 제어기에 의한 제어가 가능한 상태).
배터리 제어기의 정상 상태에서 제어가 가능할 때, 배터리 제어기가 개폐 릴레이(43)로 인가되는 전원을 차단할 경우, 개폐 릴레이(43)는 노말 클로즈 타입의 릴레이이므로 닫힘 상태를 유지하게 되고, 이에 홀 센서(42)의 작동이 가능해진다.
반면, 배터리 제어기의 고장 등 비정상 상태에서 제어가 불가능하더라도, 즉 배터리 제어기로부터 전원이 미인가되더라도, 개폐 릴레이(43)는 항시 닫힘 상태를 유지하므로 홀 센서(42)의 작동은 가능해진다.
이러한 개폐 릴레이의 구동 제어를 배터리 제어기가 수행하는 것이 아닌, 운전자가 선택적으로 개폐 릴레이를 온/오프시킬 수 있도록 구성하는 것도 실시 가능하다.
아울러, 제1단락 릴레이(41) 및 제2단락 릴레이(42)가 설치된 DC 링크 양단 사이의 회로 상에 두 단락 릴레이와 직렬로 연결되는 단락 저항(45)을 추가할 수 있다.
고전압 회로를 형성하는 와이어의 저항이 매우 낮으므로 수천 A의 전류가 와이어로 흐를 수 있으며, 따라서 급격한 과전류로 인한 추가 피해를 방지하기 위해 단락 저항을 추가한다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
10 : 고전압 배터리 11 : 퓨즈
20 : 파워 릴레이 어셈블리(PRA) 21 : 제1메인릴레이
22 : 제2메인릴레이 23 : 프리차지 릴레이
24 : 프리차지 저항 30 : 부하
41 : 제1단락 릴레이 41a : 여자 코일
42 : 홀 센서 42a : 출력단
43 : 개폐 릴레이 44 : 제2단락 릴레이
45 : 단락 저항

Claims (8)

  1. 메인 배터리와 전기부하 사이의 고전압 회로 상에 흐르는 전류 크기를 감지하는 전류감지기와;
    상기 고전압 회로의 DC 링크 양단 사이를 연결하는 회로를 개폐하도록 설치되고, 과충전 및 과방전 발생 조건에서 감지되는 전류 크기에 상응하는 전류감지기의 출력에 의해 온 구동되어 회로를 닫아주는 제1단락 릴레이;
    를 포함하며, 제1단락 릴레이의 온 구동시 메인 배터리와 퓨즈, 제1단락 릴레이 사이의 경로를 따라 흐르는 단락 전류에 의해 퓨즈를 단선시키도록 되어 있고,
    상기 전류감지기는 홀 센서이며,
    상기 홀 센서로 보조 배터리의 작동 전원을 공급하기 위한 회로 상에는 배터리 제어기에 의해 온/오프 구동이 제어되는 개폐 릴레이가 설치되고,
    상기 개폐 릴레이는 노말 클로즈 타입의 릴레이며,
    상기 DC 링크 양단 사이의 회로 상에 배터리 제어기에 의해 온/오프 구동이 제어되어 회로를 개폐하는 제2단락 릴레이가 더 설치되고,
    상기 제2단락 릴레이는 노말 클로즈 타입의 릴레이인 것을 특징으로 하는 배터리 과충전 및 과방전 방지 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전류감지기로부터 전류 크기에 상응하여 출력되는 전압이 제1단락 릴레이의 여자 코일에 인가되도록 전류감지기의 출력단이 제1단락 릴레이의 여자 코일 측에 회로 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 과충전 및 과방전 방지 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 DC 링크 양단 사이의 회로 상에 단락 저항이 설치되는 것을 특징으로 하는 배터리 과충전 및 과방전 방지 장치.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102059076B1 (ko) 2016-02-19 2020-02-11 주식회사 엘지화학 스위치 부품의 고장 진단 장치 및 방법
KR102320041B1 (ko) * 2017-02-28 2021-11-01 현대자동차주식회사 스마트그리드용 전기자동차의 양방향 충방전 방법 및 장치
KR102256097B1 (ko) 2017-11-29 2021-05-25 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 팩
KR102633757B1 (ko) 2018-02-05 2024-02-05 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
WO2020251246A1 (ko) * 2019-06-10 2020-12-17 디이시스 주식회사 직류계통의 차단 장치 및 이의 제어 방법
KR102676364B1 (ko) * 2019-11-18 2024-06-19 주식회사 엘지에너지솔루션 차량용 캐패시터 방전을 위한 능동 방전회로
EP4521575A1 (de) * 2023-09-08 2025-03-12 Andreas Stihl AG & Co. KG Sicherheitsschaltung für einen akkupack
CN221660562U (zh) * 2023-12-18 2024-09-06 蔚来汽车科技(安徽)有限公司 一种集成式高压短路保护装置及电动汽车

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0140203Y1 (ko) * 1993-12-29 1999-05-15 한승준 암전류 제한 및 배터리방전 제한장치
JPH10147208A (ja) * 1996-11-15 1998-06-02 Toyota Auto Body Co Ltd 電源遮断装置
DE10103336C1 (de) * 2001-01-25 2002-12-05 Dialog Semiconductor Gmbh Lade-/Entlade-Schutzschaltung für eine wiederaufladbare Batterie

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102717586B1 (ko) 2024-05-16 2024-10-17 (주)케이솔루션 지게차용 충전 및 방전 일체형 파워 릴레이 어셈블리

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