KR20210051607A - System for protecting battery - Google Patents

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KR20210051607A
KR20210051607A KR1020190137083A KR20190137083A KR20210051607A KR 20210051607 A KR20210051607 A KR 20210051607A KR 1020190137083 A KR1020190137083 A KR 1020190137083A KR 20190137083 A KR20190137083 A KR 20190137083A KR 20210051607 A KR20210051607 A KR 20210051607A
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battery module
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management system
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KR1020190137083A
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고정운
김석민
박지훈
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에스케이이노베이션 주식회사
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Abstract

The present invention relates to a battery protection system, wherein when an abnormal situation occurs in a battery module, since a battery protection relay provided in a service plug blocks electrical connection between the battery module and a load, unnecessary charging and discharging can be prevented even when a main relay is fused. Accordingly, a risk element which can be inflicted to both a vehicle and a driver, such as an explosion of the battery module and electric shock to the driver can be removed in advance.

Description

배터리 보호 시스템{SYSTEM FOR PROTECTING BATTERY}Battery protection system {SYSTEM FOR PROTECTING BATTERY}

본 발명은 메인 릴레이가 융착될 경우에도, 배터리 모듈 및 부하 사이의 전기적 연결을 차단하여 배터리를 보호할 수 있는 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a system capable of protecting a battery by blocking an electrical connection between a battery module and a load even when the main relay is fused.

전기 차량(HEV, PHEV, BEV 등)은 전기를 주동력 또는 보조동력으로 사용하며, 이를 위해 다수의 배터리 셀로 이루어진 배터리 모듈이 차량 내에 탑재되어 있다. 이러한 배터리 모듈은 메인 릴레이, 프리차지 릴레이, 프리차지 저항, 서비스 플러그(service plug), 배터리 관리 시스템(Battery Management System; BMS) 등에 의해 충방전이 이루어진다. Electric vehicles (HEV, PHEV, BEV, etc.) use electricity as a main or auxiliary power, and for this purpose, a battery module composed of a plurality of battery cells is mounted in the vehicle. The battery module is charged and discharged by a main relay, a precharge relay, a precharge resistor, a service plug, and a battery management system (BMS).

구체적으로, 메인 릴레이는 과전류 및 고전압을 차단하는 기능을 수행하고, 프리차지 릴레이는 배터리 모듈의 초기 방전 과정에서 상기 메인 릴레이에 우선적으로 접속되어 차량의 부하(인버터, 모터 등)에 고전압의 전기가 갑자기 공급되는 것을 방지하는 기능을 수행하며, 프리차지 저항은 상기 프리차지 릴레이에 연결되어 전류 및 전압을 감소시키는 기능을 수행한다. 서비스 플러그는 배터리 모듈에 이상 상황이 발생하여 배터리 모듈을 수선할 필요가 있을 때, 사용자가 배터리 모듈과 부하 사이의 전기적 연결을 수동으로 차단할 수 있도록 한다. 그리고 배터리 관리 시스템은 릴레이에 전압을 인가하여 릴레이의 온오프 동작을 제어하는 등 배터리 모듈의 충방전 제어에 관한 전반적인 역할을 담당한다. Specifically, the main relay performs a function of blocking overcurrent and high voltage, and the precharge relay is preferentially connected to the main relay in the initial discharge process of the battery module, so that high voltage electricity is supplied to the vehicle load (inverter, motor, etc.). A function of preventing sudden supply is performed, and a precharge resistor is connected to the precharge relay to perform a function of reducing current and voltage. The service plug allows the user to manually disconnect the electrical connection between the battery module and the load when an abnormal situation occurs in the battery module and the battery module needs to be repaired. In addition, the battery management system applies a voltage to the relay to control the on/off operation of the relay, and thus plays an overall role in charge and discharge control of the battery module.

다만, 상기 메인 릴레이는 부하(차량의 인버터 등)와 직접적으로 연결되기 때문에, 부하의 서지(surge)성 고전류 및 고전압으로 인해 융착이 일어날 가능성이 크다. 그리고 이와 같이 메인 릴레이에 융착이 일어날 경우에는 배터리 모듈의 충방전이 제때에 이루어질 수 없기 때문에, 배터리 모듈의 폭발 및 운전자 감전의 가능성이 높아지는 등 차량 및 운전자 모두에게 위험을 야기시킬 수 있다. However, since the main relay is directly connected to a load (such as an inverter of a vehicle), fusion is likely to occur due to a surge-like high current and high voltage of the load. In addition, when fusion occurs to the main relay as described above, since charging and discharging of the battery module cannot be performed in a timely manner, the possibility of an explosion of the battery module and an electric shock to the driver may increase, thereby causing danger to both the vehicle and the driver.

한편, 하기 특허문헌 1에서는 프리차지 릴레이의 온오프에 의해 누전 상태의 변화를 누전검출회로로 검출하고, 상기 누전 상태의 변화를 이용하여 컨택터들의 융착을 검출해내는 방법을 통해 배터리를 보호하고 있다.On the other hand, in Patent Document 1 below, the battery is protected by a method of detecting a change in the state of an earth leakage by the on-off of the precharge relay with an earth leakage detection circuit, and detecting fusion of contactors by using the change in the state of earth leakage. have.

일본공개특허공보 제2011-166950호(공개일: 2011.08.25.)Japanese Published Patent Publication No. 2011-166950 (Publication date: 2011.08.25.)

본 발명은 배터리 모듈에 과충전과 같은 이상 상황 발생 시, 메인 릴레이가 융착된 경우에도 배터리 모듈과 부하 사이의 전기적 연결이 자동으로 차단될 수 있도록 하는 배터리 보호 시스템을 제공하는 것에 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a battery protection system in which an electrical connection between a battery module and a load can be automatically cut off even when a main relay is fused when an abnormal situation such as overcharging occurs in a battery module.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호 시스템은, 배터리 모듈 및 부하와 연결되는 메인 릴레이; 상기 메인 릴레이에 전압을 인가하여, 상기 메인 릴레이의 온오프 동작을 제어하는 배터리 관리 시스템; 및 상기 배터리 관리 시스템에 의해 인가되는 전압을 통해 온오프 동작이 이루어지되, 상기 배터리 모듈에 이상 상황이 발생한 경우에는 상기 배터리 관리 시스템에 의해 인가되는 전압과 무관하게 상기 배터리 모듈 및 상기 부하 사이의 전기적 연결을 차단하는 배터리 보호 릴레이가 구비되어 있는 서비스 플러그를 포함한다.In order to achieve the above object, a battery protection system according to an embodiment of the present invention includes a main relay connected to a battery module and a load; A battery management system for controlling an on/off operation of the main relay by applying a voltage to the main relay; And an on-off operation is performed through the voltage applied by the battery management system, but when an abnormal situation occurs in the battery module, the electrical voltage between the battery module and the load is irrespective of the voltage applied by the battery management system. It includes a service plug equipped with a battery protection relay that cuts off the connection.

여기서, 상기 배터리 모듈에는 상기 배터리 모듈에 이상 상황이 발생한 경우에 온 상태에서 오프 상태로 전환되는 안전 스위치가 구비되어 있고, 상기 안전 스위치가 온 상태에서 오프 상태로 전환될 경우, 상기 배터리 보호 릴레이 역시 온 상태에서 오프 상태로 전환되어 상기 배터리 모듈 및 상기 부하 사이의 전기적 연결을 차단할 수 있다.Here, the battery module is provided with a safety switch that switches from an on state to an off state when an abnormal situation occurs in the battery module, and when the safety switch is switched from an on state to an off state, the battery protection relay is also By switching from an on state to an off state, an electrical connection between the battery module and the load may be cut off.

그리고 상기 메인 릴레이는 상기 배터리 관리 시스템의 전압 인가 라인을 통해 상기 배터리 관리 시스템과 연결되며, 상기 안전 스위치는 상기 전압 인가 라인에 배치될 수 있다.In addition, the main relay is connected to the battery management system through a voltage application line of the battery management system, and the safety switch may be disposed on the voltage application line.

그리고 상기 서비스 플러그는 상기 배터리 관리 시스템과 상기 전압 인가 라인을 통해 연결될 수 있다.In addition, the service plug may be connected to the battery management system through the voltage application line.

여기서, 상기 서비스 플러그는 상기 배터리 관리 시스템과 상기 메인 릴레이 사이의 노드에 연결됨과 동시에, 상기 배터리 모듈과 상기 메인 릴레이 사이의 노드에 연결될 수 있다.Here, the service plug may be connected to a node between the battery management system and the main relay and to a node between the battery module and the main relay.

그리고 상기 서비스 플러그는 상기 메인 릴레이와 전압 라인을 통해 연결되며, 상기 서비스 플러그는 상기 부하와 직접적으로 연결되지 않고, 상기 메인 릴레이를 통해 상기 부하와 연결될 수 있다.In addition, the service plug is connected to the main relay through a voltage line, and the service plug is not directly connected to the load, but may be connected to the load through the main relay.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호 시스템은, 상기 메인 릴레이 및 상기 서비스 플러그에 과전류가 흐를 때, 상기 과전류의 흐름을 차단하는 퓨즈를 더 포함할 수 있다.The battery protection system according to an embodiment of the present invention may further include a fuse that blocks the flow of the overcurrent when the overcurrent flows through the main relay and the service plug.

여기서, 상기 퓨즈는 상기 서비스 플러그 내에 구비될 수 있으며, 상기 퓨즈와 상기 배터리 보호 릴레이는 서로 직렬로 연결될 수 있다.Here, the fuse may be provided in the service plug, and the fuse and the battery protection relay may be connected in series with each other.

본 발명은 배터리 모듈에 이상 상황이 발생한 경우, 서비스 플러그에 구비되어 있는 배터리 보호 릴레이가 배터리 모듈 및 부하 사이의 전기적 연결을 차단하기 때문에, 메인 릴레이가 융착된 경우에도 불필요한 배터리의 충방전이 방지될 수 있으며, 이에 따라 배터리 모듈의 폭발 및 운전자 감전과 같이 차량 및 운전자 모두에게 가해질 수 있는 위험 요소를 미연에 제거할 수 있게 된다. In the present invention, when an abnormal situation occurs in the battery module, since the battery protection relay provided in the service plug blocks the electrical connection between the battery module and the load, unnecessary charging and discharging of the battery can be prevented even when the main relay is fused. Accordingly, it is possible to eliminate risk factors that may be inflicted on both the vehicle and the driver, such as explosion of the battery module and electric shock to the driver.

또한, 본 발명에 의하면, 배터리 모듈에 이상 상황이 발생한 경우에, 사용자는 수동으로 서비스 플러그를 플러그-오프시킴으로써 배터리 모듈 및 부하 사이의 전기적 연결을 차단시킬 수 있을 뿐만 아니라, 서비스 플러그에 구비되는 배터리 보호 릴레이가 배터리 모듈 및 부하 사이의 전기적 연결을 자동으로 차단시키기 때문에, 배터리 보호의 편의성과 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있게 된다. In addition, according to the present invention, when an abnormal situation occurs in the battery module, the user can manually plug-off the service plug to disconnect the electrical connection between the battery module and the load, as well as the battery provided in the service plug. Since the protection relay automatically cuts off the electrical connection between the battery module and the load, the convenience and reliability of battery protection can be further improved.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 나타낸 배터리 보호 시스템의 메인 릴레이와 배터리 보호 릴레이가 모두 온 상태인 경우를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1에 나타낸 배터리 보호 시스템의 메인 릴레이에 융착이 일어난 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a schematic diagram of a battery protection system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a case in which both the main relay and the battery protection relay of the battery protection system shown in FIG. 1 are turned on.
FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a state in which fusion occurs in the main relay of the battery protection system shown in FIG. 1.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 배터리 보호 시스템에 대해 상세하게 설명한다. 첨부한 도면들은 통상의 기술자에게 본 발명의 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위하여 어디까지나 예시적으로 제공되는 것으로서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들로 한정되지 않고 얼마든지 다른 형태로 구체화될 수 있다. 또한, 본 발명에서 배터리는 배터리 셀, 상기 배터리 셀로 이루어지는 배터리 모듈, 또는 상기 배터리 모듈로 이루어지는 배터리 팩 등을 포괄적으로 지칭하는 용어이다. Hereinafter, a battery protection system according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The accompanying drawings are provided by way of example only in order to sufficiently convey the technical idea of the present invention to those skilled in the art, and the present invention is not limited to the drawings presented below and may be embodied in any other form. have. In addition, in the present invention, a battery is a term generically referring to a battery cell, a battery module made of the battery cell, or a battery pack made of the battery module.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 나타낸 배터리 보호 시스템의 메인 릴레이와 배터리 보호 릴레이가 모두 온 상태인 경우를 개략적으로 나타낸 도면이다. 그리고 도 3은 도 1에 나타낸 배터리 보호 시스템의 메인 릴레이에 융착이 일어난 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다. FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a battery protection system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a case in which both the main relay and the battery protection relay of the battery protection system shown in FIG. 1 are turned on. . And FIG. 3 is a diagram schematically showing a state in which fusion occurs to the main relay of the battery protection system shown in FIG. 1.

도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호 시스템은 메인 릴레이(10), 배터리 관리 시스템(20) 및 서비스 플러그(30)를 포함한다. 1 to 3, a battery protection system according to an embodiment of the present invention includes a main relay 10, a battery management system 20, and a service plug 30.

메인 릴레이(10)는 배터리 모듈(40) 및 부하(50)와 연결된다. 여기서, 메인 릴레이(10)는 양극 메인 릴레이(11)와 음극 메인 릴레이(12)를 포함할 수 있다.The main relay 10 is connected to the battery module 40 and the load 50. Here, the main relay 10 may include a positive main relay 11 and a negative main relay 12.

배터리 관리 시스템(20)은 메인 릴레이(10)에 전압을 인가하여, 메인 릴레이(10)의 온오프 동작을 제어한다. 구체적으로, 배터리 관리 시스템(20)이 메인 릴레이(10)에 전압을 인가할 경우 메인 릴레이(10)는 온 상태로 동작하고, 메인 릴레이(10)에 전압을 인가하지 않을 경우 메인 릴레이(10)는 오프 상태로 동작한다.The battery management system 20 controls the on-off operation of the main relay 10 by applying a voltage to the main relay 10. Specifically, when the battery management system 20 applies a voltage to the main relay 10, the main relay 10 operates in an ON state, and when the voltage is not applied to the main relay 10, the main relay 10 Operates in the off state.

또한, 배터리 관리 시스템(20)은 서비스 플러그(30)에 구비되는 배터리 보호 릴레이(31)에 전압을 인가하여, 배터리 보호 릴레이(31)의 온오프 동작을 제어한다. 즉, 서비스 플러그(30)에는 배터리 보호 릴레이(31)가 구비되어 있으며, 상기 배터리 보호 릴레이(31)는 배터리 관리 시스템(20)에 의해 인가되는 전압을 통해 온오프 동작이 이루어진다. 구체적으로, 배터리 관리 시스템(20)이 배터리 보호 릴레이(31)에 전압을 인가할 경우 배터리 보호 릴레이(31)는 온 상태로 동작하고, 배터리 보호 릴레이(31)에 전압을 인가하지 않을 경우 배터리 보호 릴레이(31)는 오프 상태로 동작한다. 배터리 모듈(40)에 이상 상황이 발생한 경우, 배터리 보호 릴레이(31)는 배터리 관리 시스템(20)에 의해 인가되는 전압과 무관하게, 배터리 모듈(40) 및 부하(50) 사이의 전기적 연결을 차단하는 기능을 수행한다. In addition, the battery management system 20 controls the on-off operation of the battery protection relay 31 by applying a voltage to the battery protection relay 31 provided in the service plug 30. That is, the service plug 30 is provided with a battery protection relay 31, and the battery protection relay 31 is turned on and off through a voltage applied by the battery management system 20. Specifically, when the battery management system 20 applies a voltage to the battery protection relay 31, the battery protection relay 31 operates in an ON state, and when the voltage is not applied to the battery protection relay 31, battery protection The relay 31 operates in an off state. When an abnormal situation occurs in the battery module 40, the battery protection relay 31 cuts off the electrical connection between the battery module 40 and the load 50, regardless of the voltage applied by the battery management system 20. Performs the function of

배터리 모듈(40)에는 하나 이상의 배터리 셀(41)이 구비될 수 있다. 이러한 배터리 셀(41)은 과충전될 경우 스웰링 현상으로 인해 부풀어 오를 수 있다. 이에 따라, 각 배터리 모듈(40)에는 스웰링 현상과 같이 배터리 모듈(40)에 이상 상황이 발생한 경우에 온 상태에서 오프 상태로 전환되어, 배터리 모듈(40)이 더 이상 충방전되지 않도록 하는 안전 스위치(42)가 구비될 수 있다. One or more battery cells 41 may be provided in the battery module 40. When the battery cell 41 is overcharged, it may swell due to a swelling phenomenon. Accordingly, each battery module 40 is switched from the ON state to the OFF state when an abnormal situation occurs in the battery module 40 such as a swelling phenomenon, so that the battery module 40 is no longer charged and discharged. A switch 42 may be provided.

안전 스위치(42)가 온 상태에서 오프 상태로 전환될 경우, 서비스 플러그(30)에 구비되어 있는 배터리 보호 릴레이(31) 역시 온 상태에서 오프 상태로 전환된다. 배터리 보호 릴레이(31)가 온 상태에서 오프 상태로 전환되면, 배터리 모듈(40) 및 부하(50) 사이의 전기적 연결이 차단되며, 이에 따라 배터리 셀(41)의 불필요한 충방전이 확실하게 방지될 수 있게 된다. When the safety switch 42 is switched from the ON state to the OFF state, the battery protection relay 31 provided in the service plug 30 is also switched from the ON state to the OFF state. When the battery protection relay 31 is switched from the ON state to the OFF state, the electrical connection between the battery module 40 and the load 50 is cut off, thereby reliably preventing unnecessary charging and discharging of the battery cell 41. You will be able to.

부하(50)는 예를 들어 인버터이거나 이를 포함할 수 있다. 이때 상기 인버터는 배터리 모듈(40)로부터의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 차량용 모터(미도시)에 공급하는 역할을 한다. The load 50 may be or include an inverter, for example. At this time, the inverter serves to convert DC power from the battery module 40 into AC power and supply it to a vehicle motor (not shown).

메인 릴레이(10)는 배터리 관리 시스템(20)의 전압 인가 라인을 통해 배터리 관리 시스템(20)과 연결된다. 보다 구체적으로, 메인 릴레이(10)는 배터리 관리 시스템(20)의 양극 전압 인가 라인(60) 및 음극 전압 인가 라인(70)을 통해 배터리 관리 시스템(20)과 연결될 수 있다. The main relay 10 is connected to the battery management system 20 through a voltage application line of the battery management system 20. More specifically, the main relay 10 may be connected to the battery management system 20 through the positive voltage application line 60 and the negative voltage application line 70 of the battery management system 20.

이때 배터리 관리 시스템(20)은 양극 전압 인가 라인(60)과 음극 전압 인가 라인(70)을 통해 메인 릴레이(10)에 전압을 인가하여, 메인 릴레이(10)의 온오프 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 배터리 관리 시스템(20)은 양극 전압 인가 라인(60)에 +12V의 전압을 인가하고, 음극 전압 인가 라인(70)에 -12V의 전압을 인가할 수 있으며, 이와 같은 배터리 관리 시스템(20)의 전압 인가로 인해 메인 릴레이(10)는 오프 상태에서 온 상태로 전환될 수 있다. 그리고 메인 릴레이(10)가 이와 같이 오프 상태에서 온 상태로 전환될 경우에는, 배터리 모듈(40)의 전압이 방전되어 부하(50)에 공급되거나, 부하(50)에 의해 배터리 모듈(40)의 충전이 이루어지게 된다. At this time, the battery management system 20 may control the on-off operation of the main relay 10 by applying a voltage to the main relay 10 through the positive voltage application line 60 and the negative voltage application line 70. . For example, the battery management system 20 may apply a voltage of +12V to the positive voltage application line 60 and apply a voltage of -12V to the negative voltage application line 70. Such a battery management system Due to the application of the voltage of 20, the main relay 10 may be switched from an off state to an on state. And when the main relay 10 is switched from the off state to the on state as described above, the voltage of the battery module 40 is discharged and supplied to the load 50, or the battery module 40 is Charging takes place.

각 배터리 모듈(40)에 구비되는 안전 스위치(42)는 배터리 관리 시스템(20)의 전압 인가 라인에 배치될 수 있다. 도 1 내지 도 3에는 안전 스위치(42)가 배터리 관리 시스템(20)의 음극 전압 인가 라인(70)에 배치된 것으로 나타나 있다. 하지만 반드시 이것만으로 한정되는 것은 아니며, 안전 스위치(42)는 배터리 관리 시스템(20)의 양극 전압 인가 라인(60)에 배치될 수도 있다. The safety switch 42 provided in each battery module 40 may be disposed on a voltage application line of the battery management system 20. In FIGS. 1 to 3, it is shown that the safety switch 42 is disposed on the negative voltage application line 70 of the battery management system 20. However, it is not necessarily limited thereto, and the safety switch 42 may be disposed on the positive voltage application line 60 of the battery management system 20.

도 2에 나타낸 바와 같이, 배터리 셀(41)에 스웰링 등의 이상 상황이 발생하지 않을 경우에는, 각 배터리 모듈(40)에 구비된 안전 스위치(42)는 온 상태로 동작한다. 그리고 이 경우 메인 릴레이(10)는 양극 전압 인가 라인(60)과 음극 전압 인가 라인(70)을 통해 배터리 관리 시스템(20)으로부터 일정 전압을 인가 받게 되며, 이로 인해 메인 릴레이(10)는 온 상태로 동작하게 된다. As shown in FIG. 2, when an abnormal situation such as swelling does not occur in the battery cell 41, the safety switch 42 provided in each battery module 40 is operated in an ON state. And in this case, the main relay 10 receives a predetermined voltage from the battery management system 20 through the positive voltage application line 60 and the negative voltage application line 70, whereby the main relay 10 is turned on. Will work.

서비스 플러그(30)는 배터리 모듈(40)에 이상 상황이 발생한 경우, 사용자가 수동으로 배터리 모듈(40) 및 부하(50) 사이의 전기적 연결을 차단할 수 있도록 하는 부품이다. 즉, 배터리 모듈(40)에 이상 상황이 발생한 경우, 사용자는 수동으로 서비스 플러그(30)를 플러그-오프(plug-off)시킴으로써, 배터리 모듈(40) 및 부하(50) 사이의 전기적 연결을 차단할 수 있다. 다만, 사용자가 수동으로 배터리 모듈(40) 및 부하(50) 사이의 전기적 연결을 차단하는 방법 이외에, 배터리 모듈(40) 및 부하(50) 사이의 전기적 연결이 자동으로 차단되도록 할 경우 배터리 보호의 편의성과 신뢰성은 더욱 향상될 수 있다. The service plug 30 is a component that allows a user to manually cut off the electrical connection between the battery module 40 and the load 50 when an abnormal situation occurs in the battery module 40. That is, when an abnormal situation occurs in the battery module 40, the user can manually plug-off the service plug 30 to cut off the electrical connection between the battery module 40 and the load 50. I can. However, in addition to the method of manually disconnecting the electrical connection between the battery module 40 and the load 50 by the user, if the electrical connection between the battery module 40 and the load 50 is automatically cut off, the battery protection Convenience and reliability can be further improved.

이에 따라, 서비스 플러그(30)는 배터리 관리 시스템(20)의 전압 인가 라인을 통해 배터리 관리 시스템(20)과 연결된다. 보다 구체적으로, 서비스 플러그(30)는 배터리 관리 시스템(20)과 메인 릴레이(10) 사이의 노드(A)에 연결됨과 동시에, 배터리 모듈(40)과 메인 릴레이(10) 사이의 노드(B)에 연결될 수 있다. Accordingly, the service plug 30 is connected to the battery management system 20 through the voltage application line of the battery management system 20. More specifically, the service plug 30 is connected to the node A between the battery management system 20 and the main relay 10, and at the same time, the node B between the battery module 40 and the main relay 10 Can be connected to.

이때 배터리 관리 시스템(20)은 양극 전압 인가 라인(60)과 음극 전압 인가 라인(70)을 통해 서비스 플러그(30)에 전압을 인가하여, 상기 서비스 플러그(30)에 구비되는 배터리 보호 릴레이(31)의 온오프 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 배터리 관리 시스템(20)은 양극 전압 인가 라인(60)에 +12V의 전압을 인가하고, 음극 전압 인가 라인(70)에 -12V의 전압을 인가할 수 있으며, 이와 같은 배터리 관리 시스템(20)의 전압 인가로 인해 배터리 보호 릴레이(31)는 오프 상태에서 온 상태로 전환될 수 있다. 그리고 배터리 보호 릴레이(31)가 이와 같이 오프 상태에서 온 상태로 전환될 경우에는, 배터리 모듈(40) 및 부하(50)가 전기적으로 연결되기 때문에, 배터리 모듈(40)의 전압이 방전되어 부하(50)에 공급되거나, 부하(50)에 의해 배터리 모듈(40)의 충전이 이루어질 수 있게 된다. At this time, the battery management system 20 applies a voltage to the service plug 30 through the positive voltage application line 60 and the negative voltage application line 70, and the battery protection relay 31 provided in the service plug 30 ) On-off operation can be controlled. For example, the battery management system 20 may apply a voltage of +12V to the positive voltage application line 60 and apply a voltage of -12V to the negative voltage application line 70. Such a battery management system Due to the application of the voltage of 20, the battery protection relay 31 may be switched from an off state to an on state. And when the battery protection relay 31 is switched from the off state to the on state as described above, since the battery module 40 and the load 50 are electrically connected, the voltage of the battery module 40 is discharged and the load ( 50), or the battery module 40 may be charged by the load 50.

서비스 플러그(30)와 메인 릴레이(10), 그리고 메인 릴레이(10)와 부하(50)는 전압 라인을 통해 연결될 수 있다. 이때 상기 전압 라인은 배터리 관리 시스템의 전압 인가 라인에 비해 고전압을 갖는 고전압 라인일 수 있다. 그리고 상기 전압 라인은 서비스 릴레이(30), 양극 메인 릴레이(11) 및 부하(50)를 연결하는 양극 전압 라인(80)과, 서비스 릴레이(30), 음극 메인 릴레이(12) 및 부하(50)를 연결하는 음극 전압 라인(90)으로 이루어질 수 있다.The service plug 30 and the main relay 10, and the main relay 10 and the load 50 may be connected through a voltage line. In this case, the voltage line may be a high voltage line having a higher voltage than the voltage application line of the battery management system. In addition, the voltage line includes a service relay 30, a positive voltage line 80 connecting the positive main relay 11 and the load 50, the service relay 30, the negative main relay 12, and the load 50. It may be formed of a negative voltage line 90 connecting the.

도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이, 서비스 플러그(30)는 부하(50)와 직접적으로 연결되지 않고, 메인 릴레이(10)를 통해 부하(50)와 간접적으로 연결된다. 이에 따라 서비스 플러그(30)는 메인 릴레이(10)와는 달리 부하(50)의 서지성 고전류 및 고전압 영향을 받지 않기 때문에, 서비스 플러그(30)에 구비되는 배터리 보호 릴레이(31)는 부하(50)로 인해 융착될 가능성이 매우 낮다. 1 to 3, the service plug 30 is not directly connected to the load 50, but is indirectly connected to the load 50 through the main relay 10. Accordingly, since the service plug 30 is not affected by the high surge current and high voltage of the load 50, unlike the main relay 10, the battery protection relay 31 provided in the service plug 30 is the load 50 It is very unlikely to be fused due to.

도 2에 나타낸 바와 같이, 배터리 셀(41)에 스웰링 등의 이상 상황이 발생하지 않을 경우, 서비스 플러그(30)는 양극 전압 인가 라인(60) 및 음극 전압 인가 라인(70)을 통해 배터리 관리 시스템(20)으로부터 일정 전압을 인가 받게 되며, 이와 같은 전압으로 인해 서비스 플러그(30)에 구비된 배터리 보호 릴레이(31)는 온 상태로 동작하게 된다. As shown in FIG. 2, when an abnormal situation such as swelling does not occur in the battery cell 41, the service plug 30 manages the battery through the positive voltage application line 60 and the negative voltage application line 70. A certain voltage is applied from the system 20, and due to this voltage, the battery protection relay 31 provided in the service plug 30 operates in an ON state.

다만, 도 3에 나타낸 바와 같이, 다수 개의 배터리 모듈(40) 중 어느 하나의 배터리 모듈(40-1)에라도 이상 상황이 발생한 경우에는, 안전 스위치(42)가 온 상태에서 오프 상태로 전환될 수 있다. 그리고 안전 스위치(42)가 온 상태에서 오프 상태로 전환되면, 메인 릴레이(10) 및 배터리 보호 릴레이(31)는 배터리 관리 시스템(20)의 전압 인가 라인을 통해 전압을 인가 받지 못하기 때문에 온 상태에서 오프 상태로 전환되어야 한다. 하지만 메인 릴레이(10)는 부하(50)와 직접적으로 연결되기 때문에, 부하(50)의 서지성 고전류 및 고전압으로 인해 융착이 일어날 위험이 크다. However, as shown in FIG. 3, when an abnormal situation occurs in any one of the plurality of battery modules 40, the safety switch 42 may be switched from the ON state to the OFF state. have. In addition, when the safety switch 42 is switched from the ON state to the OFF state, the main relay 10 and the battery protection relay 31 are turned on because they do not receive voltage through the voltage application line of the battery management system 20. Should be switched off. However, since the main relay 10 is directly connected to the load 50, there is a high risk of fusion due to the high surge current and high voltage of the load 50.

메인 릴레이(10)에 융착이 일어나면, 배터리 관리 시스템(20)에서 전압을 인가하지 않는 경우에도 배터리 모듈(40) 및 부하(50) 간 전기적 연결은 해제되지 않게 된다. 이에 따라, 불필요한 배터리 모듈(40)의 방전이 계속해서 이루어지거나, 불필요한 배터리 모듈(40)의 충전이 계속해서 이루어지게 되어, 배터리 모듈(40)의 폭발 및 운전자 감전과 같은 위험이 차량 및 운전자에게 가해지게 된다.When fusion occurs in the main relay 10, the electrical connection between the battery module 40 and the load 50 is not released even when no voltage is applied by the battery management system 20. Accordingly, unnecessary discharging of the battery module 40 is continuously performed, or unnecessary charging of the battery module 40 is continuously performed, so that dangers such as explosion of the battery module 40 and electric shock to the driver are caused to the vehicle and the driver. Will be applied.

다만, 서비스 플러그(30)에 배터리 보호 릴레이(31)가 구비되어 있기 때문에, 안전 스위치(42)가 온 상태에서 오프 상태로 전환되면, 배터리 보호 릴레이(31) 역시 온 상태에서 오프 상태로 전환되어, 배터리 모듈(40) 및 부하(50) 사이의 전기적 연결이 자동적으로 차단되게 된다. However, since the battery protection relay 31 is provided in the service plug 30, when the safety switch 42 is switched from the ON state to the OFF state, the battery protection relay 31 is also switched from the ON state to the OFF state. , Electrical connection between the battery module 40 and the load 50 is automatically cut off.

즉, 서비스 플러그(30)는 메인 릴레이(10)와는 달리 부하(50)의 서지성 고전류 및 고전압 영향을 받지 않기 때문에, 이에 구비된 안전 스위치(42)는 부하(50)로 인해 융착될 가능성이 매우 적다. 그리고 서비스 플러그(30)는 배터리 관리 시스템(20)과 메인 릴레이(10) 사이의 노드(A)에 연결됨과 동시에, 배터리 모듈(40)과 메인 릴레이(10) 사이의 노드(B)에 연결되기 때문에, 안전 스위치(42)가 온 상태에서 오프 상태로 전환되면, 배터리 보호 릴레이(31)는 배터리 관리 시스템(20)에 의해 인가되는 전압과 무관하게 온 상태에서 오프 상태로 전환될 수 있다. That is, since the service plug 30 is not affected by the high surge current and high voltage of the load 50, unlike the main relay 10, the safety switch 42 provided therein is likely to be fused due to the load 50. Very little. In addition, the service plug 30 is connected to the node A between the battery management system 20 and the main relay 10 and is connected to the node B between the battery module 40 and the main relay 10. Therefore, when the safety switch 42 is switched from the ON state to the OFF state, the battery protection relay 31 may be switched from the ON state to the OFF state regardless of the voltage applied by the battery management system 20.

이와 같이 배터리 보호 릴레이(31)가 온 상태에서 오프 상태로 전환되면 배터리 모듈(40) 및 부하(50) 사이의 전기적 연결이 자동으로 차단되기 때문에, 메인 릴레이(10)가 융착되더라도 배터리 모듈(40)의 불필요한 충방전이 방지될 수 있으며, 이에 따라 배터리 모듈(40)의 폭발 및 운전자 감전과 같이 차량 및 운전자 모두에게 가해질 수 있는 위험 요소를 미연에 제거할 수 있게 된다. In this way, when the battery protection relay 31 is switched from the ON state to the OFF state, since the electrical connection between the battery module 40 and the load 50 is automatically cut off, even if the main relay 10 is fused, the battery module 40 ) Can be prevented, and thus, risk factors that may be inflicted on both the vehicle and the driver, such as explosion of the battery module 40 and electric shock to the driver, can be eliminated in advance.

한편, 서비스 플러그(30)에는 배터리 보호 릴레이(31) 이외에 퓨즈(32)가 추가로 구비될 수 있다. 퓨즈(32)는 메인 릴레이(10), 서비스 플러그(30) 및 부하(50)를 연결시키는 양극 전압 라인(80) 또는 음극 전압 라인(90)에 배치되어, 메인 릴레이(10) 및 서비스 플러그(30)에 과전류가 흐를 때, 상기 과전류의 흐름을 차단하는 역할을 한다. 이와 같은 퓨즈(32)로 인해, 메인 릴레이(10)에 융착이 일어나는 경우라 하더라도, 배터리 모듈(40)의 폭발 및 운전자 감전과 같이 차량 및 운전자 모두에게 가해질 수 있는 위험 요소를 한층 더 확실하게 제거할 수 있게 된다. Meanwhile, a fuse 32 may be additionally provided in the service plug 30 in addition to the battery protection relay 31. The fuse 32 is disposed on the positive voltage line 80 or the negative voltage line 90 connecting the main relay 10, the service plug 30 and the load 50, and the main relay 10 and the service plug ( When an overcurrent flows in 30), it serves to block the flow of the overcurrent. Due to the fuse 32, even if fusion occurs in the main relay 10, risk factors that may be inflicted on both the vehicle and the driver such as explosion of the battery module 40 and electric shock to the driver are further reliably removed You can do it.

도 1 내지 도 3에서는 퓨즈(32)가 서비스 플러그(30)의 내부에 구비되어 있는 것으로 나타냈지만, 퓨즈(32)는 메인 릴레이(10), 서비스 플러그(30) 및 부하(50)로 이어지는 전압 라인(80, 90)에 배치되기만 하면 서비스 플러그(30)의 외부에 구비되어 있어도 무방하다. 다만, 퓨즈(32)가 상기 고전압 라인(900)에 흐르는 과전류를 차단하기 위해서는, 퓨즈(32)는 안전 스위치(210)와 직렬로 연결되는 것이 바람직하다.1 to 3 shows that the fuse 32 is provided inside the service plug 30, the fuse 32 is a voltage leading to the main relay 10, the service plug 30, and the load 50. As long as it is disposed on the lines 80 and 90, it may be provided outside the service plug 30. However, in order for the fuse 32 to block overcurrent flowing through the high voltage line 900, the fuse 32 is preferably connected in series with the safety switch 210.

본 발명은 이상과 같이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명이 상기의 실시예로 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명의 기술적 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Although the present invention has been described by the limited embodiments and drawings as described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and variations from these descriptions for those of ordinary skill in the field to which the present invention pertains. This is possible. Therefore, the technical idea of the present invention should be grasped only by the claims, and all equivalent or equivalent modifications thereof will be said to belong to the scope of the technical idea of the present invention.

10: 메인 릴레이
20: 배터리 관리 시스템
30: 서비스 플러그
31: 배터리 보호 릴레이
32: 퓨즈
40: 배터리 모듈
41: 배터리 셀
42: 안전 스위치
50: 부하
60: 양극 전압 인가 라인
70: 음극 전압 인가 라인
80: 양극 전압 라인
90: 음극 전압 라인10: main relay
20: battery management system
30: service plug
31: battery protection relay
32: fuse
40: battery module
41: battery cell
42: safety switch
50: load
60: positive voltage application line
70: negative voltage application line
80: positive voltage line
90: negative voltage line

Claims (8)

배터리 모듈 및 부하와 연결되는 메인 릴레이;
상기 메인 릴레이에 전압을 인가하여, 상기 메인 릴레이의 온오프 동작을 제어하는 배터리 관리 시스템; 및
상기 배터리 관리 시스템에 의해 인가되는 전압을 통해 온오프 동작이 이루어지되, 상기 배터리 모듈에 이상 상황이 발생한 경우에는 상기 배터리 관리 시스템에 의해 인가되는 전압과 무관하게 상기 배터리 모듈 및 상기 부하 사이의 전기적 연결을 차단하는 배터리 보호 릴레이가 구비되어 있는 서비스 플러그;를 포함하는 배터리 보호 시스템.
A main relay connected to the battery module and the load;
A battery management system for controlling an on/off operation of the main relay by applying a voltage to the main relay; And
An on-off operation is performed through the voltage applied by the battery management system, but when an abnormal situation occurs in the battery module, electrical connection between the battery module and the load is irrespective of the voltage applied by the battery management system. Battery protection system including; a service plug provided with a battery protection relay for blocking.
 제1항에 있어서,
상기 배터리 모듈에는 상기 배터리 모듈에 이상 상황이 발생한 경우에 온 상태에서 오프 상태로 전환되는 안전 스위치가 구비되어 있고,
상기 안전 스위치가 온 상태에서 오프 상태로 전환될 경우, 상기 배터리 보호 릴레이 역시 온 상태에서 오프 상태로 전환되어 상기 배터리 모듈 및 상기 부하 사이의 전기적 연결을 차단하는 것을 특징으로 하는 배터리 보호 시스템.
The method of claim 1,
The battery module is provided with a safety switch that switches from an on state to an off state when an abnormal situation occurs in the battery module,
When the safety switch is switched from an ON state to an OFF state, the battery protection relay is also switched from an ON state to an OFF state to cut off an electrical connection between the battery module and the load.
 제2항에 있어서,
상기 메인 릴레이는 상기 배터리 관리 시스템의 전압 인가 라인을 통해 상기 배터리 관리 시스템과 연결되며, 상기 안전 스위치는 상기 전압 인가 라인에 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 보호 시스템.
The method of claim 2,
The main relay is connected to the battery management system through a voltage application line of the battery management system, and the safety switch is disposed on the voltage application line.
 제3항에 있어서,
상기 서비스 플러그는 상기 배터리 관리 시스템과 상기 전압 인가 라인을 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 보호 시스템.
The method of claim 3,
The service plug is connected to the battery management system through the voltage application line.
 제4항에 있어서,
상기 서비스 플러그는 상기 배터리 관리 시스템과 상기 메인 릴레이 사이의 노드에 연결됨과 동시에, 상기 배터리 모듈과 상기 메인 릴레이 사이의 노드에 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 보호 시스템.
The method of claim 4,
The service plug is connected to a node between the battery management system and the main relay, and at the same time, is connected to a node between the battery module and the main relay.
 제3항에 있어서,
상기 서비스 플러그는 상기 메인 릴레이와 전압 라인을 통해 연결되며,
상기 서비스 플러그는 상기 부하와 직접적으로 연결되지 않고, 상기 메인 릴레이를 통해 상기 부하와 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 보호 시스템.
The method of claim 3,
The service plug is connected to the main relay through a voltage line,
The service plug is not directly connected to the load, but is connected to the load through the main relay.
 제1항에 있어서,
상기 메인 릴레이 및 상기 서비스 플러그에 과전류가 흐를 때, 상기 과전류의 흐름을 차단하는 퓨즈를 더 포함하는 배터리 보호 시스템.
The method of claim 1,
When an overcurrent flows through the main relay and the service plug, the battery protection system further comprises a fuse that blocks the flow of the overcurrent.
 제7항에 있어서,
상기 퓨즈는 상기 서비스 플러그 내에 구비되며, 상기 퓨즈와 상기 배터리 보호 릴레이는 서로 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 보호 시스템.The method of claim 7,
The fuse is provided in the service plug, and the fuse and the battery protection relay are connected in series with each other.
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