JP6209011B2 - バッテリの過充電防止装置 - Google Patents

Description

本発明は、バッテリの過充電防止装置に係り、より詳しくは、モータ駆動車両用の高電圧バッテリの非正常作動や長時間の過充電を防止するバッテリの過充電防止装置に関する。

ハイブリッド車、電気自動車、燃料電池車等のモータ駆動車両は、過充電時に高電圧バッテリのスウェリングが発生する部位に物理的なスイッチを適用して、バッテリがそれ以上充電されず、他の回路素子との連結が遮断されるようにする安全装置に多くの技術開発がなされている。
しかし、このような多様な従来技術の場合、スウェリング時に回路を破断する構造であるため安全性が保証されず誤作動のおそれがある。
また、別のスウェリングセンサあるいは圧力センサを取付け、制御的にスイッチングを行う場合、センサー費用が増大し安定性が問題になることがある。

韓国特許 ＫＲ２０−２０１１−０００４８９７Ｕ 特開平０９−０７４６１０号公報

本発明は、モータ駆動車両用の高電圧バッテリの非正常動作や長時間の過充電を防止するバッテリの過充電防止装置の提供を目的とする。

前記目的を達成するための本発明によるバッテリの過充電防止装置は、バッテリと連結された安全ヒューズ、及び前記バッテリ及び前記安全ヒューズと並列に連結され、前記バッテリがスウェリングする側に隣接して設置された短絡スイッチから構成されたセーフティ回路を含み、前記短絡スイッチは平常時はオープン状態であり、前記バッテリのスウェリングによる加圧時に短絡して前記バッテリ及び前記安全ヒューズと閉回路を構成することを特徴とする。

前記安全ヒューズは、直列連結されたバッテリパックの間に介在し、前記セーフティ回路は前記バッテリの両端で並列連結されることを特徴とする。

前記バッテリの最外郭側面には設置空間が形成され、前記短絡スイッチは設置空間で前記バッテリの最外郭側面に隣接して設けられることを特徴とする。

パワーリレー（ＰＲＡ）は、前記バッテリの両端で並列連結されることを特徴とする。

また、本発明は、バッテリと連結された安全ヒューズ及びパワーリレー（ＰＲＡ）と、前記バッテリ及び前記安全ヒューズと並列に連結され、前記バッテリがスウェリングする側に隣接して設置された短絡スイッチから構成されたセーフティ回路と、前記短絡スイッチよりも前記バッテリにより隣接して設けられた ２ 次 スイッチと、前記２次スイッチの短絡を検知して前記パワーリレーのオフスイッチをオフさせる制御部と、を含むことを特徴とする。

前記２次スイッチは、前記短絡スイッチよりも前記バッテリにより近接して設けられることにより、前記バッテリのスウェリング時に前記バッテリに加圧されて前記２次スイッチがまず短絡し、その後、持続的なスウェリング時に前記短絡スイッチが短絡することを特徴とする。

前記パワーリレーの前記オフスイッチは、前記パワーリレーの接地ライン上に設けられたことを特徴とする。

前記バッテリの最外郭側面には設置空間が形成され、前記２次スイッチは設置空間の中央部に設けられ、前記短絡スイッチは設置空間の側端部に設けられて、前記バッテリのスウェリング時に前記２次スイッチが前記短絡スイッチよりも先に短絡することを特徴とする。

前記安全ヒューズは直列連結された前記バッテリパックの間に介在し、前記セーフティ回路は前記バッテリの両端で並列連結されたことを特徴とする。

前記パワーリレー（ＰＲＡ）は、前記バッテリの両端で並列連結されたことを特徴とする。

本発明のバッテリの過充電防止装置によれば、セルモジュールが膨らんでくることを利用して、ホール部分にスウェリング診断スイッチングを装着することにより、スウェリングの程度に応じて順にＰＲＡ ＯＦＦスイッチングと電源短絡スイッチによるＦＵＳＩＮＧ断線をさせることにより、過充電の安全性を確保することができる。
また、バッテリセルの容量が増大するほど、電極破断の技術は適用が設計的に難しくなるところ、本発明の場合、最小限の空間で安全機能を付与することができる。

本発明の一実施例によるバッテリの過充電防止装置の構成図である。 本発明の他の実施例によるバッテリの過充電防止装置の構成図である。

以下、添付された図面を参照して本発明の好ましい実施例によるバッテリの過充電防止装置について説明する。
図１は、本発明の一実施例によるバッテリの過充電防止装置の構成図であって、本発明によるバッテリの過充電防止装置は、バッテリ１００と連結された安全ヒューズ４００、及び、バッテリ１００及び安全ヒューズ４００と並列に連結され、バッテリ１００がスウェリングする側に隣接して設置された短絡スイッチ３００から構成されたセーフティ回路Ｌを含み、短絡スイッチ３００は平常時はオープン状態であり、バッテリ１００のスウェリングによる加圧時に短絡してバッテリ１００及び安全ヒューズ４００と閉回路を構成する。

バッテリ１００は、充電のためにパワーリレー（ＰＲＡ）２００と連結され、別のセーフティ回路Ｌが並列に連結される。そして、そのセーフティ回路Ｌには短絡スイッチ３００が設けられ、バッテリ１００のスウェリング時に短絡スイッチ３００が短絡して閉回路を構成することにより、安全ヒューズ４００が切れ、これによってバッテリ１００を断線させて過充電から保護する。
このために、安全ヒューズ４００は直列連結されたバッテリパックの間に介在し、セーフティ回路Ｌはバッテリ１００の両端で並列連結される。そして、短絡スイッチ３００は、バッテリ１００がスウェリングする側に隣接して設置されることにより、スウェリングによって物理的にスイッチが連結される。

一方、バッテリ１００の最外郭側面には設置空間３０が形成され、短絡スイッチ３００は、設置空間３０でバッテリ１００の最外郭側面に隣接して設けられる。したがって、このような構造によってバッテリ１００の容量を大きくしても一側の少ない空間で物理的なスウェリングを感知する。
すなわち、本発明の場合、過充電時に高電圧バッテリのスウェリングが発生する部位にホールを反映して、前記位置にスウェリング診断スイッチ、つまりＰＲＡリレーＯＦＦスイッチング及び電源短絡スイッチング機能を順に感知作動することができるスイッチングを装着して二重に安全性を確保する方案である。

具体的な作動メカニズムは、スウェリングが発生すると、ＰＲＡリレーＯｆｆスイッチングが動作し、バッテリの過充電を防ぐことができるが、車両状態に非正常のＰＲＡリレー融着問題があると、過充電は継続して起き、スウェリング膨張力がさらに増加し、二次的に電源短絡スイッチが作動してＳ／Ｐｌｕｇヒューズが断線される２重の過充電防止、安全確保の方案になるのである。
一方、パワーリレー（ＰＲＡ）２００は、バッテリ１００の両端で並列連結される。

図２は、本発明の他の実施例によるバッテリの過充電防止装置の構成図であって、本発明による他のバッテリの過充電防止装置は、バッテリ１００と連結された安全ヒューズ４００及びパワーリレー（ＰＲＡ）２００、バッテリ１００及び安全ヒューズ４００と並列に連結され、バッテリ１００がスウェリングする側に隣接して設置された短絡スイッチ３００から構成されたセーフティ回路Ｌ、短絡スイッチ３００よりバッテリにより隣接して設けられた２次スイッチ７００、２次スイッチ７００の短絡を検知してパワーリレー２００のオフスイッチをオフさせる制御部５００を含む。

そして、２次スイッチ７００は短絡スイッチ３００よりもバッテリにより近く設けられることにより、バッテリ１００のスウェリング時にバッテリに加圧されて２次スイッチ７００がまず短絡し、その後、持続的なスウェリング時に短絡スイッチ３００が短絡する。
一方、パワーリレー２００のオフスイッチ６００は、パワーリレー２００の接地ライン上に設けられる。
バッテリ１００の最外郭側面には設置空間３０が形成され、２次スイッチ７００は設置空間３０の中央部に設けられ、短絡スイッチ３００は設置空間３０の側端部に設けられて、バッテリ１００のスウェリング時に２次スイッチ７００が短絡スイッチ３００よりも先に短絡する。
また、安全ヒューズ４００は直列連結されたバッテリパックの間に介在し、セーフティ回路Ｌはバッテリ１００の両端で並列連結される。

一方、パワーリレー（ＰＲＡ）２００は、バッテリ１００の両端で並列連結される。
すなわち、バッテリ１００の最外郭側面には設置空間３０が形成される。その設置空間３０には、中央部に２次スイッチ７００が設けられ、側端部に短絡スイッチ３００が設けられる。これにより、バッテリ１００のスウェリング時に設置空間３０に進入するバッテリＳは、まず２次スイッチ７００を短絡させ、追ってスウェリングの増加時に短絡スイッチ３００を短絡させる。
したがって、まず、スウェリング時に２次スイッチ７００の短絡によって制御部５００に短絡信号が受付けられ、パワーリレー２００のオフスイッチ６００が開放されることによりパワーリレー２００自体がオフになり、電流が流れないようになってバッテリ１００の過充電が防止されるようにする。

一方、二重の安全装置の具現により、バッテリ１００が継続して過充電されてスウェリング時には短絡スイッチ３００も短絡し、それによってバッテリ１００はパワーリレー２００ではない短絡スイッチ３００を通って連結された閉回路に電流が流れるようになり、これによって安全ヒューズ４００が切れ、バッテリ１００を連結するセーフティ回路Ｌが開放されて、それ以上の充電が物理的に不可能になる。
このような過程は、図１に示しているが、短絡スイッチ３００の短絡時にバッテリ１００は、安全ヒューズ４００と短絡スイッチ３００を連結するセーフティ回路Ｌを構成し、安全ヒューズ４００の短絡時にバッテリ１００はそれ以上の充電が不可能になる。

上記構造からなるバッテリの過充電防止装置によれば、セルモジュールが膨らんでくることを利用して、ホール部位にスウェリング診断スイッチングを装着することにより、スウェリングの程度に応じて順次にＰＲＡ ＯＦＦスイッチングと電源短絡スイッチによるＦＵＳＩＮＧ断線をさせ、過充電の安全性を確保することができる。
バッテリセルの容量が増大するほど、電極破断の技術は適用が設計的に難しくなるところ、本発明の場合、最小限の空間で安全機能を付与できる長所がある。

以上、本発明に関する好ましい実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の属する技術範囲を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。

１００：バッテリ
２００：パワーリレー
３００：短絡スイッチ
４００：安全ヒューズ
７００：２次スイッチ

Claims (6)

1. バッテリと連結された安全ヒューズ及びパワーリレー（ＰＲＡ）と、
   前記バッテリ及び前記安全ヒューズと並列に連結され、前記バッテリがスウェリングする側に隣接して設置された短絡スイッチから構成されたセーフティ回路と、
   前記短絡スイッチよりも前記バッテリにより隣接して設けられた２次スイッチと、
   前記２次スイッチの短絡を検知して前記パワーリレーのオフスイッチをオフさせる制御部と、
   を含むことを特徴とするバッテリの過充電防止装置。
2. 前記２次スイッチは、前記短絡スイッチよりも前記バッテリにより近接して設けられることにより、前記バッテリのスウェリング時に前記バッテリに加圧されて前記２次スイッチがまず短絡し、その後、持続的なスウェリング時に前記短絡スイッチが短絡することを特徴とする請求項１に記載のバッテリの過充電防止装置。
3. 前記パワーリレーの前記オフスイッチは、前記パワーリレーの接地ライン上に設けられたことを特徴とする請求項１に記載のバッテリの過充電防止装置。
4. 前記バッテリの最外郭側面には設置空間が形成され、前記２次スイッチは設置空間の中央部に設けられ、前記短絡スイッチは設置空間の側端部に設けられて、前記バッテリのスウェリング時に前記２次スイッチが前記短絡スイッチよりも先に短絡することを特徴とする請求項１に記載のバッテリの過充電防止装置。
5. 前記安全ヒューズは直列連結された前記バッテリパックの間に介在し、前記セーフティ回路は前記バッテリの両端で並列連結されたことを特徴とする請求項１に記載のバッテリの過充電防止装置。
6. 前記パワーリレー（ＰＲＡ）は、前記バッテリの両端で並列連結されたことを特徴とする請求項５に記載のバッテリの過充電防止装置。

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