JP6825792B2 - コンタクタのオフ防止回路 - Google Patents

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Description

本出願は2017年06月28日付の韓国特許庁に出願された韓国特許出願第10−2017−0081732号に基づいた優先権の利益を主張し、該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は本明細書の一部として含まれる。
本発明は、コンタクタのオフ防止回路に関し、より詳しくは、バッテリー管理システムとコンタクタを各々に備えられる複数の正極/負極端子を介して多重に連結させることによって、複数の正極/負極端子間の連結のいずれか一つの連結が短絡または開放されても、他の一つの正極/負極端子の連結を通じてバッテリー管理システムからコンタクタに供給される電源供給を維持できるコンタクタのオフ防止回路に関する。
近来、化石エネルギーの枯渇と化石エネルギーの使用に応じた環境汚染により、化石エネルギーを使うことなくバッテリーを用いて駆動できる電気製品に対する関心が高まっている。
このため、最近では、公害およびエネルギー問題を解決できる電気自動車(Electric vehicle:EV)およびハイブリッド自動車に関する研究開発も活発に行われている。
ここで、電気自動車(Electric vehicle:EV)は、主にバッテリーの電源を用いてACまたはDCモータを駆動することによって動力を得て駆動する自動車であり、大きく、バッテリー専用電気自動車とハイブリッド電気自動車に分類できる。
この時、バッテリー専用電気自動車の場合、バッテリーの電源のみを用いてモータを駆動することにより、大半のバッテリー専用電気自動車には高出力の二次電池および大容量の二次電池が用いられており、このため、最近では二次電池と関わる周辺部品や装置に関する研究も多様に行われている。
一例として、近来では、複数の電池セルを直列および並列に連結して一つのバッテリーパックに作ったバッテリーパック、バッテリーパックの充放電を制御し各々のバッテリー状態をモニターするBMS(Battery management system)、およびバッテリーパックをインバータのような負荷と連結するコンタクタなど、様々な部品や装置に関する研究が行われている。
その中、コンタクタは、バッテリーパックと負荷を連結し、バッテリーパックから負荷に供給される電力の供給可否を制御するスイッチであり、主にコンタクタに備えられるコイルにおいてBMS(Battery management system)を介して電圧の供給を受けて磁場を発生させると、それに基づいてバッテリーパックと負荷を連結させるように構成される。
一方、このようなBMS(Battery management system)およびコンタクタは各々一つの正極端子および負極端子を介して連結され、これは、正極端子および負極端子のいずれか一つにのみ異常が発生してもコンタクタに供給される電源が一斉に遮断されるため、端子の単純異常だけで、コンタクタが不要にオフ(Off)になりうるという問題があった。
また、BMS(Battery management system)の正極端子および負極端子と連結されるコンタクタの正極端子および負極端子は一つのコネクタのみを用いることにより、単にコネクタに異常が発生する場合にも、コンタクタが不要にオフ(Off)になりうるという問題があった。
なお、前述したようにコンタクタが不要にオフ(Off)になる問題により、走行中の電気自動車が突然に動力を失って止まってしまい、このような突然な車両の停止は車両の接触事故または転覆につながりうるという問題があった。
本発明の目的は、バッテリー管理システムとコンタクタを各々に備えられる複数の正極/負極端子を介して多重に連結させることによって、複数の正極/負極端子間の連結のいずれか一つの連結が短絡または開放されても、他の一つの正極/負極端子の連結を通じてバッテリー管理システムからコンタクタに供給される電源供給を維持できるコンタクタのオフ防止回路を提供することにある。
また、コンタクタに備えられる複数の正極/負極端子が互いに異なるコネクタを介してバッテリー管理システムと連結されることによって、いずれか一つのコネクタに異常が発生しても、他のコネクタを介してバッテリー管理システムと連結される正極/負極端子を介してバッテリー管理システムから供給される電源を維持できるコンタクタのオフ防止回路を提供することにある。
なお、バッテリー管理システムに備えられる複数の正極/負極端子に各々過電流によって溶断またはオフ(Off)になる複数のヒューズ(Fuse)またはスイッチ(Switch)を連結させることによって、外部短絡によりバッテリー管理システムに過電流が流入されるのを効果的に遮断できるコンタクタのオフ防止回路を提供することにある。
本発明の一実施形態によるコンタクタのオフ防止回路は、コンタクタに供給される電源を制御し、電源の正極に連結された第1BMS正極端子および第2BMS正極端子と接地または電源の負極に連結された第1BMS負極端子および第2BMS負極端子を備えるバッテリー管理システム、およびバッテリーパックと負荷間の連結をオン/オフ(On/Off)し、前記第1BMS正極端子に連結される第1コンタクタ正極端子および前記第2BMS正極端子に連結される第2コンタクタ正極端子と前記第1BMS負極端子に連結される第1コンタクタ負極端子および前記第2BMS負極端子に連結される第2コンタクタ負極端子を備えるコンタクタを含む。
一つの実施形態において、前記バッテリー管理システムは、前記第1BMS正極端子、第2BMS正極端子、第1BMS負極端子および第2BMS負極端子に各々連結され、過電流に基づいて溶断する複数のヒューズ(Fuse)を含んでもよい。
一つの実施形態において、前記バッテリー管理システムは、前記第1BMS正極端子、第2BMS正極端子、第1BMS負極端子および第2BMS負極端子に各々連結され、過電流に基づいてオン/オフ(On/Off)になる複数のスイッチ(Switch)を含んでもよい。
一つの実施形態において、前記コンタクタは、前記第1コンタクタ正極端子、第2コンタクタ正極端子、第1コンタクタ負極端子および第2コンタクタ負極端子と連結され、磁場を生成して前記コンタクタをオン/オフ(On/Off)にするコイル、および前記第1コンタクタ正極端子、第2コンタクタ正極端子、第1コンタクタ負極端子および第2コンタクタ負極端子と前記コイルとの間に各々形成され、電流の方向を決めるダイオード(Diode)を含んでもよい。
一つの実施形態において、前記コンタクタは、前記第1コンタクタ正極端子および第1コンタクタ負極端子を含む第1コネクタ、および前記第2コンタクタ正極端子および第2コンタクタ負極端子を含む第2コネクタを含んでもよい。
本発明の一側面によれば、バッテリー管理システムとコンタクタを各々に備えられる複数の正極/負極端子を介して多重に連結させることによって、複数の正極/負極端子間の連結のいずれか一つの連結が短絡または開放されても、他の一つの正極/負極端子の連結を通じてバッテリー管理システムからコンタクタに供給される電源供給を維持できるコンタクタのオフ防止回路が提供される。
また、本発明の他の一側面によれば、コンタクタに備えられる複数の正極/負極端子が互いに異なるコネクタを介してバッテリー管理システムと連結されることによって、いずれか一つのコネクタに異常が発生しても、他のコネクタを介してバッテリー管理システムと連結される正極/負極端子を介してバッテリー管理システムから供給される電源を維持できるコンタクタのオフ防止回路が提供される。
なお、本発明のまた他の一側面によれば、バッテリー管理システムに備えられる複数の正極/負極端子に各々過電流によって溶断またはオフ(Off)になる複数のヒューズ(Fuse)またはスイッチ(Switch)を連結させることによって、外部短絡によりバッテリー管理システムに過電流が流入されるのを効果的に遮断できるコンタクタのオフ防止回路が提供される。
本発明の一実施形態によるコンタクタのオフ防止回路の構成を概略的に示す図である。 本発明の一実施形態によるコンタクタのオフ防止回路のヒューズが溶断した様子を概略的に示す図である。 本発明の他の実施形態によるコンタクタのオフ防止回路の構成を概略的に示す図である。 本発明の他の実施形態によるコンタクタのオフ防止回路のスイッチがオフ(Off)になった様子を概略的に示す図である。
本発明を添付図面を参照して詳細に説明すれば以下のとおりである。ここで、繰り返される説明、本発明の要旨を不要に濁す恐れのある公知機能および構成に関する詳細な説明は省略することにする。本発明の実施形態は当業界で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。よって、図面での要素の形状および大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。
明細書の全体にかけて、ある部分がある構成要素を「含む」とする時、これは、特に反する記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含んでもよいことを意味する。
また、明細書に記載された「...部」という用語は一つ以上の機能や動作を処理する単位を意味し、これは、ハードウェアやソフトウェアまたはハードウェアおよびソフトウェアの結合で実現されてもよい。
なお、明細書の全体にかけて、「オン/オフ(On/Off)」は、明細書に記載されたスイッチ(Switch)の「開放/閉鎖」を意味する。例えば、スイッチがオフ(Off)状態になるのは、スイッチが開放されて該スイッチが連結される回路を閉鎖させることを意味する。
図1は、本発明の一実施形態によるコンタクタのオフ防止回路100の構成を概略的に示す図である。
但し、図1に示されたコンタクタのオフ防止回路100は一実施形態によるものであって、その構成要素が図1に示された実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて一部の構成要素が付加、変更または削除されてもよいことに留意する。
また、図1に示されたコンタクタのオフ防止回路100は、二次電池が適用できる分野であれば、いかなる技術分野に適用されてもよいことに留意する。
なお、本発明の一実施形態によるコンタクタのオフ防止回路100は、電気自動車(Electric vehicle)の他にも、バッテリーが用いられる限り、様々な技術分野に適用されてもよいことに留意する。
先ず、図1を参照すれば、本発明の一実施形態によるコンタクタのオフ防止回路100は、バッテリー管理システム10およびコンタクタ20を含んで構成されることができる。
ここで、バッテリー管理システム10は、図1に示すように、電源を供給する電源部1からコンタクタ20に供給される電源を制御する役割をする。
この時、バッテリー管理システム10は、電源部1の正極に連結される第1BMS正極端子11、第2BMS正極端子12と電源部1の負極または接地に連結される第1BMS負極端子13および第2BMS負極端子14を含むことができる。また、コンタクタ20は、第1コンタクタ正極端子21、第2コンタクタ正極端子22、第1コンタクタ負極端子23および第2コンタクタ負極端子24を備えることができる。但し、本明細書の全体にかけて、第1BMS正極端子11、第2BMS正極端子12、第1BMS負極端子13、第2BMS負極端子14、第1コンタクタ正極端子21、第2コンタクタ正極端子22、第1コンタクタ負極端子23および第2コンタクタ負極端子24は各々一つのノード(node)として構成要素間の連結関係を説明するためのものであって、必ずしも物理的に区分される構成要素として別に備えられなければならないものではないことに留意する。
また、各々正極端子と負極端子を2個ずつ備えているバッテリー管理システム10とコンタクタ20を記載しているが、これは実施形態を説明するためのものであって、より多くの端子を備える場合も含む。
なお、バッテリー管理システム10は、その構成要素として、バッテリー管理システム10を制御する中央演算処理処置であるMCU10'をさらに含むことができる。
この時、MCU10'は、電源部1から第1BMS正極端子11、第2BMS正極端子12、第1BMS負極端子13および第2BMS負極端子14に流れる電流を制御する役割をする。
例えば、MCU10'は、第1BMS正極端子11、第2BMS正極端子12、第1BMS負極端子13および第2BMS負極端子14と電源部1との間に形成されるスイッチ(図示せず)のオン/オフ(On/Off)を制御することによって、電源部1から第1BMS正極端子11、第2BMS正極端子12、第1BMS負極端子13および第2BMS負極端子14に流れる電流を制御することができる。
但し、ここで、MCU10'の役割およびMCU10'が電流を制御する方法が前述したものに限定されないことに留意する。
さらに、図1および図3を参照すれば、バッテリー管理システム10は、前記第1BMS正極端子11、第2BMS正極端子12、第1BMS負極端子13および第2BMS負極端子14と各々連結される複数のヒューズ(Fuse)15またはスイッチ(Switch)16のいずれか一つをさらに含むことができる。
この時、複数のヒューズ15またはスイッチ16は、外部短絡によりバッテリー管理システム10に過電流が流入されるのを遮断する役割をする。
また、複数のヒューズ15またはスイッチ16は、電源部1からバッテリー管理システム10に過電流が流入される場合、溶断またはオフ(Off)になることにより、電源部1からコンタクタ20に過電流が流入されるのを遮断する役割をする。
より具体的には、前記複数のヒューズ15またはスイッチ16は、所定の電流量において自ら溶断またはオフ(Off)になることにより、バッテリー管理システム10に過電流が流入されるのを遮断することができるが、これに限定されるものではないことに留意する。
例えば、バッテリー管理システム10は電源部1から複数のヒューズ15またはスイッチ16に供給される電圧を検知する検知部(図示せず)、および複数のヒューズ15またはスイッチ16に過電流が検知される場合に複数のヒューズ15またはスイッチ16を溶断またはオフ(Off)にする制御部(図示せず)を含むことができ、この場合、検知部(図示せず)および制御部(図示せず)を介して前記複数のヒューズ15またはスイッチ16の溶断またはオフ(Off)を制御することにより、バッテリー管理システム10に過電流が流入されるのを遮断することもできる。
この時、前述した検知部(図示せず)および制御部(図示せず)は図1〜図4に示されたバッテリー管理システム10のMCU10'に含まれてもよいが、これに限定されるものではないことに留意する。
一方、図2を参照すれば、過電流によって複数のヒューズ15のうち第1BMS正極端子11に連結されるヒューズ15が溶断する場合、バッテリー管理システム10は、コンタクタ20の第2コンタクタ正極端子22と連結される第2BMS正極端子12および第2コンタクタ負極端子24と連結される第2BMS負極端子14を介してコンタクタ20との連結が維持される。
また、図4を参照すれば、過電流によって複数のスイッチ16のうち第1BMS正極端子11に連結されるスイッチ16がオフ(Off)になる場合、バッテリー管理システム10は、コンタクタ20の第2コンタクタ正極端子22と連結される第2BMS正極端子12および第2コンタクタ負極端子24と連結される第2BMS負極端子14を介してコンタクタ20との連結が維持される。
すなわち、本発明の一実施形態によるコンタクタのオフ防止回路100は、バッテリー管理システム100およびコンタクタ20が連結され、バッテリー管理システム10に備えられる第1BMS正極端子11、第2BMS正極端子12、第1BMS負極端子13および第2BMS負極端子14と、コンタクタ20に備えられる第1コンタクタ正極端子21、第2コンタクタ正極端子22、第1コンタクタ負極端子23および第2コンタクタ負極端子24を介して多重に連結されることによって、多重の連結のいずれか一つの連結に異常が発生しても、他の一つの連結を通じてバッテリー管理システム10およびコンタクタ20の連結状態を維持することができる。

次に、コンタクタ20は、図1に示すように、バッテリーパック2と負荷3間の連結をオン/オフ(On/Off)する役割をする。
このために、コンタクタ20は、前記第1BMS正極端子11に連結される第1コンタクタ正極端子21、前記第2BMS正極端子12に連結される第2コンタクタ正極端子22、前記第1BMS負極端子13に連結される第1コンタクタ負極端子23、および前記第2BMS負極端子14に連結される第2コンタクタ負極端子24を含むことができる。
また、その構成要素として、バッテリー管理システム10を介して電源部1から電源の供給を受けて磁場を生成することによってコンタクタ20のオン/オフ(On/Off)を制御するコイル25をさらに含むことができるが、コイル25の場合、コンタクタ20に一般的に含まれる構成要素であるため、それに関する詳細な説明は省略する。
さらに、コンタクタ20は、第1コンタクタ正極端子21、第2コンタクタ正極端子22、第1コンタクタ負極端子23および第2コンタクタ負極端子24に各々連結される複数のダイオード(Diode)をさらに含むことができる。
ここで、複数のダイオード(Diode)は、第1BMS正極端子11と第1コンタクタ正極端子21との間、第2BMS正極端子12と第2コンタクタ正極端子22との間、第1BMS負極端子13と第1コンタクタ負極端子23との間、および第2BMS負極端子14と第2コンタクタ負極端子24との間に形成されて、電流の方向を決める役割をする。
また、コンタクタ20は、第1コンタクタ正極端子21および第1コンタクタ負極端子22を含む第1コネクタ27、および第2コンタクタ正極端子23および第2コンタクタ負極端子24を含む第2コネクタ28をさらに含むことができる。
すなわち、コンタクタ20の第1コンタクタ正極端子21と第1コンタクタ負極端子23および第2コンタクタ正極端子22と第2コンタクタ負極端子24が互いに異なる第1コネクタ27および第2コネクタ28を介してバッテリー管理システム10に備えられる第1BMS正極端子11と第1BMS負極端子13および第2BMS正極端子12と第2BMS負極端子14に連結されることによって、第1コネクタ27および第2コネクタ28のいずれか一つに異常(例えば、破損など)が発生しても、他の一つのコネクタ(第1コネクタ27および第2コネクタ28のうち異常が発生していないいずれか一つ)を介してバッテリー管理システム10との連結が維持される。
以上、本発明の特定の実施形態を図示して説明したが、本発明の技術思想は添付された図面と前記説明の内容に限定されず、本発明の思想を逸脱しない範囲内で様々な形態の変形が可能であることは本分野の通常の知識を有する者に明らかな事実であり、このような形態の変形は本発明の精神に違背しない範囲内で本発明の特許請求の範囲に属すると言える。
[項目1]
コンタクタに供給される電源を制御し、電源の正極に連結された第1BMS正極端子および第2BMS正極端子と接地または電源の負極に連結された第1BMS負極端子および第2BMS負極端子を備えるバッテリー管理システム、および
バッテリーパックと負荷間の連結をオン/オフ(On/Off)し、第1BMS正極端子に連結される第1コンタクタ正極端子および第2BMS正極端子に連結される第2コンタクタ正極端子と第1BMS負極端子に連結される第1コンタクタ負極端子および第2BMS負極端子に連結される第2コンタクタ負極端子を備えるコンタクタ
を含む、コンタクタのオフ防止回路。
[項目2]
バッテリー管理システムは、
第1BMS正極端子、第2BMS正極端子、第1BMS負極端子および第2BMS負極端子に各々連結され、過電流に基づいて溶断する複数のヒューズ(Fuse)を含む、項目1に記載のコンタクタのオフ防止回路。
[項目3]
バッテリー管理システムは、
第1BMS正極端子、第2BMS正極端子、第1BMS負極端子および第2BMS負極端子に各々連結され、過電流に基づいてオン/オフ(On/Off)になる複数のスイッチ(Switch)を含む、項目1に記載のコンタクタのオフ防止回路。
[項目4]
コンタクタは、
第1コンタクタ正極端子、第2コンタクタ正極端子、第1コンタクタ負極端子および第2コンタクタ負極端子と連結され、磁場を生成してコンタクタをオン/オフ(On/Off)にするコイル、および
第1コンタクタ正極端子、第2コンタクタ正極端子、第1コンタクタ負極端子および第2コンタクタ負極端子とコイルとの間に各々形成され、電流の方向を決めるダイオード(Diode)を含む、項目1から3のいずれか一項に記載のコンタクタのオフ防止回路。
[項目5]
コンタクタは、
第1コンタクタ正極端子および第1コンタクタ負極端子を含む第1コネクタ、および
第2コンタクタ正極端子および第2コンタクタ負極端子を含む第2コネクタを含む、項目1から3のいずれか一項に記載のコンタクタのオフ防止回路。

Claims (4)

  1. コンタクタに供給される電源を制御し、前記電源の正極に連結され第1BMS正極端子および第2BMS正極端子と接地または前記電源の負極に連結され第1BMS負極端子および第2BMS負極端子と、前記第1BMS正極端子、第2BMS正極端子、第1BMS負極端子および第2BMS負極端子に各々連結され、過電流に基づいて溶断する複数のヒューズ(Fuse)と、を備えるバッテリー管理システム、および
    一のコンタクタであって、バッテリーパックと負荷間の連結をオン/オフ(On/Off)し、前記第1BMS正極端子に連結される第1コンタクタ正極端子と、前記第2BMS正極端子に連結される第2コンタクタ正極端子と前記第1BMS負極端子に連結される第1コンタクタ負極端子と、前記第2BMS負極端子に連結される第2コンタクタ負極端子と、を備えるコンタクタ
    を含む、コンタクタのオフ防止回路。
  2. コンタクタに供給される電源を制御し、前記電源の正極に連結される第1BMS正極端子および第2BMS正極端子と、接地または前記電源の負極に連結される第1BMS負極端子および第2BMS負極端子と、前記第1BMS正極端子、第2BMS正極端子、第1BMS負極端子および第2BMS負極端子に各々連結され、過電流に基づいてオン/オフ(On/Off)になる複数のスイッチ(Switch)と、備えるバッテリー管理システム、および
    一のコンタクタであって、バッテリーパックと負荷間の連結をオン/オフ(On/Off)し、前記第1BMS正極端子に連結される第1コンタクタ正極端子と、前記第2BMS正極端子に連結される第2コンタクタ正極端子と前記第1BMS負極端子に連結される第1コンタクタ負極端子と、前記第2BMS負極端子に連結される第2コンタクタ負極端子を備えるコンタクタ
    を含む、コンタクタのオフ防止回路。
  3. 前記コンタクタは、
    前記第1コンタクタ正極端子、第2コンタクタ正極端子、第1コンタクタ負極端子および第2コンタクタ負極端子と連結され、磁場を生成して前記コンタクタをオン/オフ(On/Off)にするコイル、および
    前記第1コンタクタ正極端子、第2コンタクタ正極端子、第1コンタクタ負極端子および第2コンタクタ負極端子と前記コイルとの間に各々形成され、電流の方向を決めるダイオード(Diode)を含む、請求項1または2に記載のコンタクタのオフ防止回路。
  4. 前記コンタクタは、
    前記第1コンタクタ正極端子および第1コンタクタ負極端子を含む第1コネクタ、および
    前記第2コンタクタ正極端子および第2コンタクタ負極端子を含む第2コネクタを含む、請求項1から3のいずれか一項に記載のコンタクタのオフ防止回路。
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