[go: up one dir, main page]

KR20220014990A - 인터락 회로를 이용한 msd 대체 안전장치 - Google Patents

인터락 회로를 이용한 msd 대체 안전장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20220014990A
KR20220014990A KR1020200094926A KR20200094926A KR20220014990A KR 20220014990 A KR20220014990 A KR 20220014990A KR 1020200094926 A KR1020200094926 A KR 1020200094926A KR 20200094926 A KR20200094926 A KR 20200094926A KR 20220014990 A KR20220014990 A KR 20220014990A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
secondary battery
relay
battery pack
connector
power
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Granted
Application number
KR1020200094926A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102784127B1 (ko
Inventor
이원태
황성택
이영준
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
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 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to KR1020200094926A priority Critical patent/KR102784127B1/ko
Publication of KR20220014990A publication Critical patent/KR20220014990A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102784127B1 publication Critical patent/KR102784127B1/ko
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0084—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to control modules
    • 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
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0092—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption with use of redundant elements for safety purposes
    • 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
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/14—Conductive energy transfer
    • B60L53/16—Connectors, e.g. plugs or sockets, specially adapted for charging electric vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/46—Bases; Cases
    • H01R13/52—Dustproof, splashproof, drip-proof, waterproof, or flameproof cases
    • 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
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H02J7/0016—Circuits for equalisation of charge between batteries using shunting, discharge or bypass circuits
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91—Electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/92—Hybrid vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R2107/00—Four or more poles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R2201/00—Connectors or connections adapted for particular applications
    • H01R2201/26—Connectors or connections adapted for particular applications for vehicles
    • 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
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • 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
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • 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
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

본원발명은 인터락 회로를 이용한 MSD 대체 안전장치에 관한 것이다. 구체적으로 고전압을 제공하는 전원부를 긴급하게 차단하기 위한 MSD(Manual Service Disconnect)를 대체하기 위한 안전장치로서 크기가 작고 경제적인 인터락 회로를 이용한 안전장치에 관한 것이다.

Description

인터락 회로를 이용한 MSD 대체 안전장치{Safety unit replacing MSD using interlock circuit}
본원발명은 인터락 회로를 이용한 MSD(Manual Service Disconnet, 이하 'MSD') 대체 안전장치에 관한 것이다. 구체적으로 고전압을 제공하는 전원부를 긴급하게 차단하기 위한 MSD를 대체하기 위한 안전장치로서 크기가 작고 경제적인 인터락 회로를 이용한 안전장치에 관한 것이다.
전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-In HEV)의 개발로 리튬 이차전지에 대한 수요는 계속 늘어날 전망이다. 전기자동차에 적용되는 이차전지는 통상적으로 이차전지 단위셀(cell)이 복수 개 집합된 형태로 사용된다. 복수 개의 이차전지 단위셀이 직렬/병렬 등으로 연결되는 멀티 모듈 구조를 가지는 이차전지팩(pack)이 보편적으로 이용되고 있다.
이차전지팩은 전기자동차와는 별도의 장치로서 구비되며, 이차전지팩과 전기자동차 사이에는 전기적 온/오프 연결을 위한 릴레이가 마련된다. 이론상으로는 하나의 전극에만 릴레이를 배치하여 작동시켜도 전력 공급이 차단되지만, 안전 문제로 이차전지팩의 양극/음극 연결부 모두에 릴레이가 배치된다.
이차전지팩의 내부에는 각 배터리 유닛(Battery Unit)의 부하에 대한 전력 공급 제어, 전류 또는 전압 등의 전기적 특성 값 측정, 충방전 제어, 전압의 평활화(equalization) 제어, SOC(State Of Charge)의 추정 등의 기능을 하는 배터리 관리 시스템(Battery Management System; BMS)이 포함된다.
이러한 전기자동차에 사용되는 이차전지팩은 다수의 전지모듈을 가지고 있다. 중대형 기기에서 요구하는 출력 및 용량을 제공하기 위해서 다수의 셀들이 직렬, 병렬, 또는 직렬과 병렬이 혼합된 방식으로 연결되어야 한다. 전지모듈은 또한 자동차의 특성상 진동과 충격에 대해서도 안정적인 구조를 유지할 수 있어야 한다.
종래는 하나의 전지모듈이 25V이고, 작업자의 피부가 건조한 경우라면 6.25㎃(25V/4000Ω)의 낮은 전류가 흐르기 때문에 작업자는 전기모듈에 접촉이 되더라도 쉽게 벗어날 수 있다. 최근에 도입되는 60V의 전지모듈의 경우 15㎃ 이상의 전류가 흐르기 때문에 작업자가 감전될 경우 근육이 경직되고 이에 따라 감전된 곳을 벗어날 수 없다.
전지모듈이 소형자동차를 넘어서 트럭 등의 중대형 차량에도 적용되고 있다. 이에 따라 각 전지모듈의 출력 또한 증가하여 60V 이상의 고전압 전지모듈이 사용된다. 최종입력출단자를 통해서 제공되는 전압이 60V 이상이 되어 종래의 전지모듈에 대비 사고의 위험이 크게 증가하였다.
특허문헌 1은 종래의 중대형 전지모듈에 관한 것으로서, 전지모듈 내의 복수의 셀들은 전극리드가 금속 플레이트 형태로 제공되는 다수의 버스바에 전기적으로 연결된다.
특허문헌 1은 모노프레임 타입 전지모듈로서, 셀들을 적층시켜 구성한 셀어셈블리에 버스바와 센싱 수단을 장착한 다음, 이들을 일체로 사각 관 형상으로 제공되는 모노프레임에 수납하는 방식으로 제조된 전지모듈이다. 이러한 모노프레임 타입 전지모듈에는 적층이 용이한 파우치형 배터리 셀이 주로 사용되고 있다.
특허문헌 1은 전극리드가 양방향인 파우치형 이차전지 셀들을 적층시켜 구성한 셀어셈블리, 상기 셀들의 전극리드의 위치에 대응하는 상기 셀어셈블리의 양쪽 측면에 각각 배치되는 제1수직판 및 제2수직판과, 상기 제1수직판 및 제2수직판에 연결되어 상기 셀어셈블리의 상부에 배치되는 상판으로 구성된 버스바 프레임 및 상기 버스바 프레임이 장착된 상기 셀어셈블리가 내부 공간에 삽입 배치되게 각 관 형상으로 형성된 모노프레임을 포함한다.
본원발명의 출원인은 종래의 고전압 전지모듈을 조립하거나 다루는 과정 중에 발생할 수 있는 감전의 위험성을 낮추기 위해서 전지모듈 자체에 외부적으로 노출되며 연결이 끊긴 버스바를 배치하고 상기 버스바를 별도의 브릿지 버스바를 사용하여 연결하는 특허를 출원한바 있다(특허문헌 2 참조).
특허문헌 2는 조립과정 중의 안전을 위해서 브릿지 버스바를 연결하지 않은 상태에서 조립을 하고 조립을 완료한 상태에서는 더 이상의 구조적 변동은 없다. 자동차 정비 시 등에도 고전압의 문제가 여전하므로 이때는 고전압 전지의 플러그를 뽑는 방식으로 전원을 차단하며 종래의 이러한 방식을 MSD(Manual Service Disconnect)로 칭하며 특허문헌 1의 서비스 플러그도 이러한 종류 중의 하나이다.
MSD는 비상시의 빠른 전원 차단을 위해서 공구없이 연결을 분리할 수 있어야 하며, 정비의 편의성 등을 문제로 전지모듈 또는 이차전지팩의 상단부에 위치해야 한다. 종래의 MSD는 고전압을 차단해야 하므로 고용량 터미널을 사용해야 하므로 그 크기가 커 좁은 전지모듈에 배치하기가 곤란할 뿐만 아니라 가격 또한 고가이다. 도 1은 종래 MSD 제품의 예시 사진으로서 이러한 MSD를 좁은 차량 내부에 배치하는 것이 쉽지 않았다.
도 2는 MSD를 구비한 종래의 이차전지팩을 포함하는 시스템(100)의 구조도이다.
도 2를 참조하면 MSD를 구비한 종래의 이차전지팩을 포함하는 시스템(100)은 자동차에 전력을 공급하는 이차전지 팩(10), 상기 이차전지로부터 전력을 공급받는 자동차(40), 상기 자동차(40)와 상기 이차전지 팩(10)의 양극단자 및 음극단자 사이에 각각 배치되는 메인 릴레이인 양극 릴레이(20) 및 음극 릴레이(30), 상기 양극 릴레이(20) 및 상기 음극 릴레이(30)를 제어하는 제어부(60)로서 상기 릴레이를 직접 제어하는 전기를 발생하는 컨버터(62) 및 이를 제어하는 BMS(64)를 포함한다.
도 2에서 점선으로 표시한 부분은 이차전지 팩(10)을 나타내며, 이중 쇄선으로 표시한 부분 중 자동차부(40)를 말한다. 본원발명에서 자동차부(40)는 이차전지 팩(10)으로부터 전원을 공급받아 작동하는 부분을 말하며 도 2에서는 이를 개념적으로 표시한 것이다.
상기 이차전지 팩(10)은 1개 이상의 이차전지 모듈(12)(실선으로 기재된 사각형)을 포함하며, 상기 이차전지 모듈(12)은 2개 이상의 이차전지가 직렬 및/또는 병렬로 연결된 것이다.
도 2에는 이차전지 팩(10)의 이차전지 모듈을 연결하는 중간 부분에 MSD 본체(16) 및 MSD 플러그(18)가 사용된다. 해당 부위에는 또한 안정성을 높이기 위해서 이차전지 팩 메인퓨즈도 같이 배치되나, 이는 하나의 실시예로서 퓨즈의 부가 여부는 통상의 기술자가 필요에 따라 선택할 수 있는 정도이다. 도 2에는 2개의 이차전지 모듈(12)과 1개의 MSD 본체(16) 및 MSD 플러그(18)가 표시되어 있으나, 이들의 수는 필요에 따라 증가할 수 있다.
상기 양극 릴레이(20), 음극 릴레이(30)는 기계식 또는 전자식 릴레이일 수 있다. 상기 양극 릴레이(20) 및 음극 릴레이(30)는 전원을 공급하기 때문에 파워 릴레이가 사용된다. 도 2에는 1개의 양극 릴레이(20) 및 1개의 음극 릴레이(30)가 표시되어 있으나, 최근에는 이차전지 팩(10)의 용량이 증가되어 파워 릴레이 자체도 다수가 병렬과 직렬이 혼합된 형태로 연결될 수 있다. 파워 릴레이는 크기가 크기 때문에 BMS와 같이 설치되지는 못하여 별도의 위치에 설치가 될 수 있다.
상기 양극 릴레이(20), 상기 음극 릴레이(30)가 도 2에는 이차전지 팩과 별도의 장소에 설치되는 것으로 기재되어 있으나, 이는 하나의 예시로서 상기 이차전지 팩의 내부에도 배치될 수 있다.
도 2를 참조하면 상기 양극 릴레이(20)에는 병렬 연결로 프리차지 저항(22) 및 프리차지 릴레이(24)가 구비되어 있다. 이는 이차전지 팩(10)과 자동차부(40)의 초기 연결시 인-러쉬 전류(in-rush current)의한 문제를 방지하기 위함이다. 상기 프리차지 릴레이(24)는 또한 별도의 프리차지 릴레이 제어부(26)에 의해서 제어된다.
안전을 위해서 도입된 MSD는 그 크기가 커 공간이 부족한 전지모듈에 배치하기가 곤란할 뿐만 아니라 가격 또한 고가이다. 또한 종래의 양극 릴레이(20) 및 음극 릴레이(30)가 이러한 용도로는 전혀 사용될 수 없다.
특허문헌 3은 차폐 케이블을 이용한 고전압 커넥터의 안전장치로서, 차폐 케이블을 이용한 고전압 커넥터의 안전장치에 있어서, 고전압케이블을 연결 및 차단하도록 상호 결합 및 분리되는 커넥터부와; 상기 고전압케이블에 전원을 차단 및 전송하는 스위치부와; 상기 커넥터부의 결합 및 분리상태를 감지하는 감지부와; 상기 감지부의 감지상태를 제공받아 상기 스위치부를 제어하는 제어부를 포함한다.
특허문헌 3은 사용자가 커넥터부를 분리할 때 스위치부가 오프되어 고전압이 차단된 상태이므로, 커넥터부의 분리시 전기 스파크 또는 아크가 발생되지 않는 구성이 특징으로서 본원발명과는 문제점과 그 해결과제가 상이하다.
특허문헌 4는 제어부를 포함하는 무정전 전원공급 장치로서 비상시에도 이차전지팩의 전원을 방전시킬 수 있도록 메인 릴레이에 병렬 연결되어 있는 다이오드와 과방전을 방지하기 위한 서브 릴레이를 구비한 것으로서 본원발명과는 해결과제 및 구성과 상이하다.
특허문헌 5는 전원 회로 차단 장치로서 본원발명에서 언급한 종래 기술과 유사한 인터락 스위치에 관한 것이다.
특허문헌 6은 전원 장치로서 릴레이, 서비스 플러그, 제어 회로를 구비한 것으로서 본 건과는 기술적으로 많은 차이가 있다.
이와 같이 고전압 전지모듈/팩에 대한 수요가 점점 더 증가하고 있음에도 종래의 전지모듈/팩에 대비하여 그 부피를 줄이고 경제적으로 유리한 MSD를 대체할 수 있는 안전장치를 제공할 수 있는 방안이 필요하다.
대한민국 공개특허공보 제2019-0114406호 ('특허문헌 1') 대한민국 특허출원번호 제2019-0146881호) ('특허문헌 2') 대한민국 공개특허공보 제2009-0070078호 ('특허문헌 3') 대한민국 공개특허공보 제2015-0059465호 ('특허문헌 4') 일본 등록특허공보 제5723179호 ('특허문헌 5') 일본 등록특허공보 제4447625호 ('특허문헌 6')
본원발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 고전압 전지모듈/팩에 사용되는 안전장치인 MSD를 대체하면서 크기가 작고 경제적인 안전장치 및 이를 포함하는 고전압 전지모듈/팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 본원발명은 자동차 및 상기 자동차와 연결되는 이차지팩을 포함하는 자동차 전기시스템에 있어서, 상기 자동차와 상기 이차전지팩의 전기적 연결 제어를 위한 양극라인 및 음극라인에 각각 적어도 하나 이상이 배치되는 릴레이부; 상기 릴레이부의 제어 전원의 공급을 차단할 수 있는 커넥터를 포함하는 자동차 전기시스템을 제공한다.
상기 커넥터는 상기 릴레이부 중 양극라인 및 음극라인에 배치되는 릴레이 중 각각 적어도 하나 이상의 제어 전원의 공급을 동시에 차단할 수 있는 것으로서, 별도의 공구 없이 사람의 약력만으로 전원의 공급을 차단할 수 있는 것일 수 있으며, 상기 커넥터는 방수타입의 4핀 와이어 커넥터일 수 있다.
상기 릴레이부의 제어 전원은 20V, 4A 이하이며, 상기 자동차와 상기 이차전지팩의 전기적 연결은 300V, 100A 이상이다.
상기 이차전지 팩은 1개 이상의 이차전지 모듈을 포함하며, 상기 이차전지 모듈은 2개 이상의 이차전지가 직렬 및/또는 병렬로 연결된 것이다.
상기 릴레이부 중 양극라인 및 음극라인에 배치되는 릴레이는 기계식 또는 전자식 릴레이로서, 상기 릴레이부, 커넥터는 모두 상기 이차전지팩의 내부에 배치될 수 있다.
본원발명은 또한 본원발명에 따른 자동차 전기시스템을 사용하여 상기 이차전지팩으로서 공급되는 전원의 차단방법에 있어서, 1) 상기 릴레이부의 상기 양극라인 및 상기 음극라인이 전기적으로 연결된 상태가 되도록 제어하는 단계;
2) 상기 커넥터를 분리하여 상기 릴레이부의 상기 양극라인 및 상기 음극라인이 전기적으로 단락된 상태가 되게 하는 단계;
를 포함하는 전원의 차단방법을 제공한다.
상기 단계 1) 이후 및 상기 단계 2) 이후에 각각 상기 릴레이부의 전압 또는 전류를 측정하여 전원의 차단을 확인하는 단계가 더 부가될 수 있다.
본원발명은 상기 발명의 임의의 조합이 가능한 상태로 제공될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본원발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 자동차의 정비 과정 중에 인체에 위해를 가할 수 있는 위험 요소를 제거하면서도 고전압 전지모듈을 사용함에 있어서 제약이 최소화된 고전압 전지모듈을 제공할 수 있다. 부피가 작아 배치가 용이하며, 또한 제품이 간단하여 경제적인 장점이 있다.
도 1은 종래 MSD 제품의 예시 사진이다.
도 2는 MSD를 구비한 종래의 이차전지팩을 포함하는 시스템의 구조도이다.
도 3은 본원발명에 따른 안전장비가 구비된 이차전지팩을 포함하는 시스템의 구조도이다.
도 4는 본원발명에서 사용될 수 있는 4핀 커넥터 제품의 예시 사진이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본원발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본원발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본원발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본원발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 구성요소를 한정하거나 부가하여 구체화하는 설명은, 특별한 제한이 없는 한 모든 발명에 적용될 수 있으며, 특정한 발명으로 한정하지 않는다.
또한, 본원의 발명의 설명 및 청구범위 전반에 걸쳐서 단수로 표시된 것은 별도로 언급되지 않는 한 복수인 경우도 포함한다.
또한, 본원의 발명의 설명 및 청구범위 전반에 걸쳐서 "또는"은 별도로 언급되지 않는 한 "및"을 포함하는 것이다. 그러므로 "A 또는 B를 포함하는"은 A를 포함하거나, B를 포함하거나, A 및 B를 포함하는 상기 3가지 경우를 모두 의미한다.
또한, 모든 수치 범위는 명확하게 제외한다는 기재가 없는 한, 양 끝의 값과 그 사이의 모든 중간값을 포함한다.
본원발명을 도면에 따라 상세한 실시예와 같이 설명한다.
도 3은 본원발명에 따른 안전장비가 구비된 이차전지팩을 포함하는 시스템의 구조도이며, 도 4는 본원발명에서 사용될 수 있는 4핀 커넥터 제품의 예시 사진이다.
도 3을 참조하면 본원발명에 따른 안전장비가 구비된 이차전지팩을 포함하는 시스템(200)은 자동차에 전력을 공급하는 이차전지 팩(10), 상기 이차전지로부터 전력을 공급받는 자동차(40), 상기 자동차(40)와 상기 이차전지 팩(10)의 양극단자 및 음극단자 사이에 각각 배치되는 메인 릴레이인 양극 릴레이(20) 및 음극 릴레이(30), 상기 양극 릴레이(20) 및 상기 음극 릴레이(30)를 제어하는 제어부(60)로서 상기 릴레이를 직접 제어하는 전기를 발생하는 컨버터(62) 및 이를 제어하는 BMS(64)를 포함한다.
도 3에서 점선으로 표시한 부분은 이차전지 팩(10)을 나타내며, 이중 쇄선으로 표시한 부분 중 자동차부(40)를 말한다. 본원발명에서 자동차부(40)는 이차전지 팩(10)으로부터 전원을 공급받아 작동하는 부분을 말하며 도 3에서는 이를 개념적으로 표시한 것이다.
상기 이차전지 팩(10)은 1개 이상의 이차전지 모듈(12)(실선으로 기재된 사각형)을 포함하며, 상기 이차전지 모듈(12)은 2개 이상의 이차전지가 직렬 및/또는 병렬로 연결된 것이다.
도 3에는 이차전지 팩(10)의 중간에 각 이차전지 모듈을 연결하는 중간 부분에 도 2에 기재된 MSD 본체(16) 및 MSD 플러그(18)가 제거되었다. 다만, 해당 부위에는 안정성을 높이기 위해서 이차전지 팩 메인퓨즈가 배치될 수 있으며(도면 미도시), 이는 하나의 실시예로서 퓨즈의 부가 여부는 통상의 기술자가 필요에 따라 선택할 수 있는 정도이다.
상기 양극 릴레이(20), 음극 릴레이(30)는 기계식 또는 전자식 릴레이일 수 있다. 상기 양극 릴레이(20) 및 음극 릴레이(30)은 전원을 공급하기 때문에 파워 릴레이가 사용된다.
상기 양극 릴레이(20), 음극 릴레이(30)는 기계식 또는 전자식 릴레이일 수 있다. 상기 양극 릴레이(20) 및 음극 릴레이(30)는 전원을 공급하기 때문에 파워 릴레이가 사용된다. 도 3에는 1개의 양극 릴레이(20) 및 1개의 음극 릴레이(30)가 표시되어 있으나, 최근에는 이차전지 팩(10)의 용량이 증가되어 파워 릴레이 자체도 다수가 병렬과 직렬이 혼합된 형태로 연결될 수 있다. 파워 릴레이는 크기가 크기 때문에 BMS와 같이 설치되지는 못하여 별도의 위치에 설치가 될 수 있다.
상기 양극 릴레이(20), 상기 음극 릴레이(30)가 도 3에는 이차전지 팩과 별도의 장소에 설치되는 것으로 기재되어 있으나, 이는 하나의 예시로서 상기 이차전지 팩의 내부에도 배치될 수 있다.
도 3을 참고하면 본원발명은 BMS(64)에서 발생하는 신호를 차단하는 커넥터 본체(76), 커넥터 플러그(78)을 포함하는 커넥터(70)를 사용하여 용이하게 양극 릴레이(20) 및 음극 릴레이(30)으로 전달되는 신호를 차단한다. 본원발명에 따른 커넥터(70)는 양극 릴레이(20)와 음극 릴레이(30) 전달되는 신호를 동시에 차단할 수 있도록 4핀 와이어 커넥터를 사용하는 것이 바람직하다. 도 4는 본원발명에서 사용될 수 있는 4핀 커넥터 제품의 예시 사진이다. 릴레이 자체의 고장에 의해서 커넥터가 분리가 되어도 전기가 계속 흐를 수 있는바, 양극 릴레이(20) 및 음극 릴레이(30)를 동시에 차단하여 작동의 신뢰성을 높이기 위한 것이다. 만약 다수의 양극 릴레이(20) 및 음극 릴레이(30)가 사용될 경우에는 이들에 대한 신호를 발생하는 컨버터(62)에서 동시에 다수의 릴레이를 제어하는 신호를 송출한다.
도면에는 기재되지 않았지만 본원발명의 또 다른 예시로는 컨버터(62)를 거치지 않고 양극 릴레이(20) 및 음극 릴레이(30)에 송출되는 신호 자체를 커넥터(70)가 차단할 수 있다. 이는 다수의 릴레이 경우에도 동시에 차단할 수 있다.
본원발명은 기존의 MSD를 사용하지 않고, 이와 유사한 효과를 얻을 수 있도록 자동차 전기시스템의 회로를 개방형 루프(open loop)로 구성하여 안전한 상태를 유지한다.
종래의 MSD는 고전압/고전류가 흐르는 부분을 직접 차단하기 때문에 이와 동일한 수준의 통전 성능이 필요하다. 예를 들어 200A의 전류가 흐르는 시스템의 경우, MSD는 200A의 전류를 계속적으로 흐를 수 있도록 연결되어 있어야 한다. 200A의 경우라면 통상적으로 단면적 50㎟의 케이블 또는 버스바가 필요하다. 통전 부분 또한 동일한 규격이 필요하므로 크기가 커질 수 밖에 없으며, 체결 구조도 복잡해지고, 가격이 상승하며, 설치에도 많은 노력이 든다.
본원발명은 상기와 같은 MSD를 대치하여 종래의 자동차 전기시스템에 있는 파워 릴레이의 제어 전원을 사용하여 유사한 효과를 나타낼 수 있다. 릴레이의 제어 전원은 통상적으로 12 내지 16V 및 3A 이하로서, 200A에 비해서 1/70로 낮기 때문에 0.5㎟의 일반적인 전선을 사용하여 제어가 가능하다. 전선의 무게가 1/100로 줄어 작업이 용이함을 물론이며, 차지하는 공간도 줄어들 뿐만 아니라 매우 경제적이다.
또한 릴레이의 고장까지 고려하여 양극 릴레이(20) 및 음극 릴레이(30)를 동시에 차단하여 작동의 신뢰성도 높였다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.
100 : 종래의 이차전지 팩과 자동차 연결회로도
200 : 본원발명에 따른 이차전지 팩과 자동차 연결회로도
10 : 이차전지 팩
12 : 이차전지 모듈
16: MSD 본체
18 : MSD 플러그
20 : 양극 릴레이
22 : 프리차지 저항
24 : 프리차지 릴레이
26 : 프리차지 릴레이 제어부
30 : 음극 릴레이
40 : 자동차부
50 : 전류측정부
60 : 제어부
62 : 컨버터
64 : BMS
70 : 커넥터
76 : 커넥터 본체
78 : 커넥터 플러그

Claims (10)

  1. 자동차 및 상기 자동차와 연결되는 이차전지팩을 포함하는 자동차 전기시스템에 있어서,
    상기 자동차와 상기 이차전지팩의 전기적 연결 제어를 위한 양극라인 및 음극라인에 각각 적어도 하나 이상이 배치되는 릴레이부;
    상기 릴레이부의 제어 전원의 공급을 차단할 수 있는 커넥터를 포함하는 자동차 전기시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 커넥터는 상기 릴레이부 중 양극라인 및 음극라인에 배치되는 릴레이 중 각각 적어도 하나 이상의 제어 전원의 공급을 동시에 차단할 수 있는 것인 자동차 전기시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 릴레이부의 제어 전원은 20V, 4A 이하이며, 상기 자동차와 상기 이차전지팩의 전기적 연결은 300V, 100A 이상인 자동차 전기시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 커넥터는 별도의 공구 없이 사람의 약력만으로 전원의 공급을 차단할 수 있는 것인 자동차 전기시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 커넥터는 방수타입의 4핀 와이어 커넥터인 자동차 전기시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 이차전지 팩은 1개 이상의 이차전지 모듈을 포함하며,
    상기 이차전지 모듈은 2개 이상의 이차전지가 직렬 및/또는 병렬로 연결된 것인 자동차 전기시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 릴레이부 중 양극라인 및 음극라인에 배치되는 릴레이는 기계식 또는 전자식 릴레이인 자동차 전기시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 릴레이부, 커넥터는 모두 상기 이차전지팩의 내부에 배치되는 자동차 전기시스템.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 자동차 전기시스템을 사용하여 상기 이차전지팩으로서 공급되는 전원의 차단방법에 있어서,
    1) 상기 릴레이부의 상기 양극라인 및 상기 음극라인이 전기적으로 연결된 상태가 되도록 제어하는 단계;
    2) 상기 커넥터를 분리하여 상기 릴레이부의 상기 양극라인 및 상기 음극라인이 전기적으로 단락된 상태가 되게 하는 단계;
    를 포함하는 전원의 차단방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 단계 1) 이후 및 상기 단계 2) 이후에 각각 상기 릴레이부의 전압 또는 전류를 측정하여 전원의 차단을 확인하는 단계가 더 부가되는 전원의 차단방법.
KR1020200094926A 2020-07-30 2020-07-30 인터락 회로를 이용한 msd 대체 안전장치 Active KR102784127B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200094926A KR102784127B1 (ko) 2020-07-30 2020-07-30 인터락 회로를 이용한 msd 대체 안전장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200094926A KR102784127B1 (ko) 2020-07-30 2020-07-30 인터락 회로를 이용한 msd 대체 안전장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220014990A true KR20220014990A (ko) 2022-02-08
KR102784127B1 KR102784127B1 (ko) 2025-03-19

Family

ID=80251721

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200094926A Active KR102784127B1 (ko) 2020-07-30 2020-07-30 인터락 회로를 이용한 msd 대체 안전장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102784127B1 (ko)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5723179U (ko) 1980-07-16 1982-02-05
KR20090070078A (ko) 2007-12-26 2009-07-01 주식회사 유라코퍼레이션 차폐 케이블을 이용한 고전압 커넥터의 안전장치
KR20150059465A (ko) 2013-11-22 2015-06-01 주식회사 엘지화학 제어부를 포함하는 무정전 전원공급 장치
KR20150104603A (ko) * 2013-01-10 2015-09-15 타이코 일렉트로닉스 코포레이션 배터리 시스템용 수동 서비스 분리장치
KR20190018071A (ko) * 2017-08-10 2019-02-21 현대자동차주식회사 차량용 배터리 시스템
KR20190036981A (ko) * 2017-09-28 2019-04-05 주식회사 엘지화학 릴레이 제어 장치와 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
KR20190114406A (ko) 2018-03-30 2019-10-10 주식회사 엘지화학 조립성이 향상된 버스바 프레임을 구비한 배터리 모듈
KR20200018958A (ko) * 2018-08-13 2020-02-21 주식회사 엘지화학 스위치 제어 장치

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5723179U (ko) 1980-07-16 1982-02-05
KR20090070078A (ko) 2007-12-26 2009-07-01 주식회사 유라코퍼레이션 차폐 케이블을 이용한 고전압 커넥터의 안전장치
KR20150104603A (ko) * 2013-01-10 2015-09-15 타이코 일렉트로닉스 코포레이션 배터리 시스템용 수동 서비스 분리장치
KR20150059465A (ko) 2013-11-22 2015-06-01 주식회사 엘지화학 제어부를 포함하는 무정전 전원공급 장치
KR20190018071A (ko) * 2017-08-10 2019-02-21 현대자동차주식회사 차량용 배터리 시스템
KR20190036981A (ko) * 2017-09-28 2019-04-05 주식회사 엘지화학 릴레이 제어 장치와 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
KR20190114406A (ko) 2018-03-30 2019-10-10 주식회사 엘지화학 조립성이 향상된 버스바 프레임을 구비한 배터리 모듈
KR20200018958A (ko) * 2018-08-13 2020-02-21 주식회사 엘지화학 스위치 제어 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR102784127B1 (ko) 2025-03-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2505419B1 (en) Battery disconnect unit and method of assembling the battery disconnect unit
CN110832725B (zh) 蓄电装置、车辆、自动二轮车
KR101047831B1 (ko) 수동적 안전장치를 이용한 배터리의 센싱 라인의 단락으로 인한 2차 사고 방지장치
CN109130862A (zh) 用于车辆的安全型能量供应装置
KR101976849B1 (ko) 배터리 과충전 및 과방전 방지 장치
EP2866326B1 (en) Battery pack
CN110832334B (zh) 故障诊断装置
CN104052102A (zh) 蓄电池模块以及用于监控蓄电池模块的方法
KR20130081215A (ko) 전원 장치
JP6087675B2 (ja) 電池モジュール
JP7425997B2 (ja) 配電モジュール
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
WO2023216102A1 (zh) 高压配电盒、电池箱、电池包和用电装置
CN116234718A (zh) 用于管理异构电池模块的系统和方法
KR102784127B1 (ko) 인터락 회로를 이용한 msd 대체 안전장치
CN103620821A (zh) 用于在蓄电池单元的至少三个端子之间建立导电连接的连接器
KR20170127150A (ko) 전기차량용 파워 릴레이 어셈블리
JP7349510B2 (ja) 車載電池システム
CN212258506U (zh) 电位均衡装置
CN115700185A (zh) 继电器控制系统和电池系统
JP7373372B2 (ja) 電池制御装置
KR102676364B1 (ko) 차량용 캐패시터 방전을 위한 능동 방전회로
CN222601735U (zh) 集成模块、配电装置、电池包及用电设备
WO2019193637A1 (ja) 電池装置および車両
EP3471172A1 (en) Disconnectable bus bar for a battery system and battery system including the same

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20200730

PN2301 Change of applicant

Patent event date: 20210520

Comment text: Notification of Change of Applicant

Patent event code: PN23011R01D

PG1501 Laying open of application
A201 Request for examination
PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20230601

Comment text: Request for Examination of Application

Patent event code: PA02011R01I

Patent event date: 20200730

Comment text: Patent Application

PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20240927

Patent event code: PE09021S01D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20250204

PG1601 Publication of registration