JP2020515857A - コンタクタの故障率予測システムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、コンタクタの一次側および二次側の通電電流の正常可否に基づいてコンタクタの寿命指数をカウントし、非正常的な通電電流に対するカウント値が既に設定された閾値を超過する場合にコンタクタの故障率が増加すると判断することによって、コンタクタの故障発生前に予め故障率あるいは寿命を予測診断できるコンタクタの故障率予測システムおよび方法に関する。
Description
本出願は２０１７年９月２９日付の韓国特許出願第１０−２０１７−０１２７２１５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、コンタクタの故障率予測システムおよび方法に関し、より具体的には、バッテリーと連結されたコンタクタの動作時にコンタクタの一次側および二次側の通電電流の正常可否に基づいてコンタクタの寿命指数をカウントし、非正常的な通電電流に対するカウント値が既に設定された閾値を超過する場合に該コンタクタの故障率が増加すると判断することによって、コンタクタの故障発生前に予め故障率あるいは寿命を予測診断してシステムの修理費用の節減およびシステムの安全性の確保に寄与できるコンタクタの故障率予測システムおよび方法に関する。
一般に、バッテリー内の主要部品（例えば、コンタクタ、ヒューズ、ＢＭＳ回路など）に故障が発生する場合、システムの動作停止などの致命的な故障につながる恐れがある。
よって、このような主要部品の故障を「発生した後に診断」するのではなく、部品の故障前に予め「部品の故障率あるいは寿命を予め予測診断」して後続故障に応じたシステムの修理費用の節減およびシステムの安全性を高めるための技術が必要な実情である。
例えば、コンタクタは約１０万回レベルのオンオフ動作回数に製品の寿命を保証するが、大電流を通電する途中にコンタクタをオフにするか、または一次側（制御コイル部）のオン電圧が小さくて二次側（バッテリー電流通電部）の接触抵抗が大きい場合には、製品の寿命低下が発生しうる。
そこで、本発明者は、バッテリーと連結されたコンタクタの動作時にコンタクタの一次側および二次側の通電電流の正常可否に基づいてコンタクタの寿命指数をカウントし、非正常的な通電電流に対するカウント値が既に設定された閾値を超過する場合に該コンタクタの故障率が増加すると判断することによって、コンタクタの故障発生前に予め故障率あるいは寿命を予測診断してシステムの修理費用の節減およびシステムの安全性の確保に寄与できるコンタクタの故障率予測システムおよび方法を開発するに至った。
本発明は、上述した問題点を解決するために導き出されたものであり、バッテリーと連結されたコンタクタの動作時にコンタクタの一次側および二次側の通電電流の正常可否に基づいてコンタクタの寿命指数をカウントし、非正常的な通電電流に対するカウント値が既に設定された閾値を超過する場合に該コンタクタの故障率が増加すると判断することによって、コンタクタの故障発生前に予め故障率あるいは寿命を予測診断してシステムの修理費用の節減およびシステムの安全性の確保に寄与できるコンタクタの故障率予測システムおよび方法を提供しようとする。
本発明の一実施形態によるコンタクタの故障率予測システムは、バッテリーと連結されたコンタクタのオンオフ動作可否を検知するオンオフ検知部、前記コンタクタのオン動作時に前記コンタクタに対する通電状態が既に設定された通電状態に該当するか否かに基づいて前記コンタクタの寿命指数をカウントする寿命指数カウント部、およびカウントされた前記寿命指数に基づいて前記コンタクタの故障率を予測する故障率予測部を含む。
一つの実施形態において、前記寿命指数カウント部は、前記コンタクタの一次側上下端の制御電圧値を測定する第１測定部、前記コンタクタの一次側上下端の制御電流値を測定する第２測定部、前記コンタクタの二次側の突入（ＩＮＲＵＳＨ）電流値を測定する第３測定部、および前記コンタクタの二次側を通電した通電電流値を測定する第４測定部を含んでもよい。
一つの実施形態において、前記第１および第２測定部は、各々前記コンタクタの一次側上下端の制御電圧値および一次側上下端の制御電流値が既に設定された閾値を超過するか否かを判断し、前記第３および第４測定部は、前記コンタクタの二次側の突入電流値および二次側の通電電流値が既に設定された閾値を超過するか否かを判断してもよい。
一つの実施形態において、前記寿命指数カウント部は、前記第１〜第４測定部の測定結果が前記既に設定された閾値を超過しない場合には、前記コンタクタに対する通電状態が既に設定された通電状態に該当すると判断して前記コンタクタの寿命指数のうち第１寿命指数を増加させてカウントし、前記第１〜第４測定部の測定結果のいずれか一つ以上が前記既に設定された閾値を超過する場合には、前記コンタクタに対する通電状態が既に設定された通電状態に該当しないと判断して前記コンタクタの寿命指数のうち第２寿命指数を増加させてカウントしてもよい。
一つの実施形態において、前記故障率予測部は、前記コンタクタの第２寿命指数をカウントした結果値が既に設定された閾値を超過する場合、前記コンタクタの故障率が増加したと判断してもよい。
一つの実施形態において、前記第１〜第３測定部は、前記コンタクタがオン動作する場合に前記コンタクタの一次側上下端の制御電圧値、上下端の制御電流値および前記コンタクタの二次側の突入電流値が既に設定された閾値を超過するか否かを判断し、前記第４測定部は、前記コンタクタがオフ動作する場合に前記コンタクタの二次側の通電電流値が既に設定された閾値を超過するか否かを判断してもよい。
本発明の他の実施形態によるコンタクタの故障率予測方法は、オンオフ検知部を介して、バッテリーと連結されたコンタクタのオンオフ動作可否を検知するステップ、寿命指数カウント部を介して、前記コンタクタのオン動作時に前記コンタクタに対する通電状態が既に設定された通電状態に該当するか否かに基づいて前記コンタクタの寿命指数をカウントするステップ、および故障率予測部を介して、カウントされた前記寿命指数に基づいて前記コンタクタの故障率を予測するステップを含む。
本発明の一側面によれば、バッテリーと連結されたコンタクタの動作時にコンタクタの一次側および二次側の通電電流の正常可否に基づいてコンタクタの寿命指数をカウントし、非正常的な通電電流に対するカウント値が既に設定された閾値を超過する場合に該コンタクタの故障率が増加すると判断することによって、コンタクタの故障発生前に予め故障率あるいは寿命を予測診断してシステムの修理費用の節減およびシステムの安全性の確保に寄与できるという利点を有する。
以下では本発明の理解を助けるために好ましい実施形態を提示する。但し、下記の実施形態は本発明をより容易に理解するために提供されるものに過ぎず、本実施形態によって本発明の内容が限定されるものではない。
図１は、バッテリーと連結されるコンタクタ１の構造を概略的に示す図である。
図１を参照すれば、バッテリーと連結されるコンタクタ１は、下側部に位置するコンタクタ一次側（制御コイル部）、および上側部に位置するコンタクタ二次側（バッテリー電流通電部）を含むことができる。
この時、コンタクタ一次側の制御電圧、電流が不足する場合には、二次側の接触抵抗が大きくなって電流通電時に発熱などによるコンタクタ寿命が減少し、それに応じた故障率が増加する。
特に、コンタクタ１の二次側の通電された電流が大きい状態でコンタクタ１をオフ（ｏｆｆ）にする場合には、流れていた電流の急激な遮断による電圧スパークおよびアークが発生してコンタクタの寿命が減少し、それに応じた故障率が増加する。
そこで、本願発明においては、このようなコンタクタ１の故障率を前もって判断できるコンタクタの故障率予測システムおよび方法について説明する。
図２は、本発明の一実施形態によるコンタクタの故障率予測システム１００が適用された回路の回路図を概略的に示す図である。
図２を参照すれば、本発明の一実施形態によるコンタクタの故障率予測システム１００は、大きく、オンオフ検知部１１０、寿命指数カウント部１２０および故障率予測部１３０を含んで構成されることができる。
オンオフ検知部１１０は、バッテリー２と連結されたコンタクタ１のオンオフ動作可否を検知する役割をすることができる。
より具体的には、オンオフ検知部１１０は、コンタクタ１のオンオフ動作に応じた状態変化が発生したか否かを判断し、仮にコンタクタ１の状態変化が検知されない場合、寿命指数カウント部１２０においては、コンタクタ１の二次側の通電電流の正常可否だけを判断する。この場合、コンタクタ１の二次側の通電電流が既に設定された閾値電流値を超過しない場合には該コンタクタ１に故障が発生していないと判断し、超過する場合には該コンタクタ１に故障が発生したと判断し、それに応じた第２寿命指数を増加させてカウントする。
寿命指数カウント部１２０は、コンタクタ１のオン動作時、コンタクタ１に対する通電状態が既に設定された通電状態に該当するか否かに基づいてコンタクタ１の寿命指数をカウントする役割をすることができる。
より具体的には、寿命指数カウント部１２０は、コンタクタ１の一次側上下端の制御電圧値を測定する第１測定部、コンタクタ１の一次側上下端の制御電流値を測定する第２測定部、コンタクタ１の二次側の突入（ＩＮＲＵＳＨ）電流値を測定する第３測定部、およびコンタクタ１の二次側を通電する通電電流値を測定する第４測定部を含んで構成されることができる。
ここで、第１および第２測定部は、各々コンタクタ１の一次側上下端の制御電圧値および一次側上下端の制御電流値が既に設定された閾値を超過するか否かを判断し、第３および第４測定部は、各々コンタクタ１の二次側の突入電流値および二次側の通電電流値が既に設定された閾値を超過するか否かを判断する。また、ここで、コンタクタ１の一次側の両端子は、コンタクタ下端制御部およびコンタクタ上端制御部と各々連結されることができる。
また、一つの実施形態において、寿命指数カウント部１２０は、第１〜第４測定部の測定結果が既に設定された閾値を超過しない場合には、コンタクタ１に対する通電状態が既に設定された通電状態（例えば、正常状態）に該当すると判断して、コンタクタ１の寿命指数のうち正常的な動作に対するカウント数値である第１寿命指数を増加させてカウントする。その逆に、測定結果のいずれか一つ以上が既に設定された閾値を超過する場合には、コンタクタ１に対する通電状態が既に設定された通電状態に該当しないと判断（例えば、非正常状態）して、コンタクタ１の寿命指数のうち非正常的な動作に対するカウント数値である第２寿命指数を増加させてカウントする。
なお、一つの実施形態において、第１〜第３測定部は、コンタクタ１がオン動作する場合（時点）にコンタクタ１の一次側上下端の制御電圧値、上下端の制御電流値およびコンタクタ１の二次側の突入電流値が既に設定された閾値を超過するか否かを判断し、第４測定部は、コンタクタ１がオフ動作する場合（時点）にコンタクタ１の二次側の通電電流値が既に設定された閾値を超過するか否かを判断する。
故障率予測部１３０は、カウントされた第１寿命指数および第２寿命指数に基づいてコンタクタ１の故障率を予測する役割をすることができる。
このような故障率予測部１３０は、コンタクタ１の第２寿命指数をカウントした結果値が既に設定された閾値を超過する場合、コンタクタ１の故障率が増加したと判断できる。
また、一つの実施形態において、寿命指数カウント部１２０は、コンタクタ１の電圧値および電流値の他にも、コンタクタ１に流れる電流の累積電流値、リアルタイム電流値、累積通電時間、連続通電時間、発熱温度、温度および湿度などが既に設定された閾値を超過するか否かに基づいてコンタクタ１に対する第１および第２寿命指数をカウントすることができる。
次には、図３を参照してコンタクタの故障率予測システム１００を介してコンタクタ１の故障率を予測する過程について説明する。
図３を参照すれば、先ず、オンオフ検知部１１０が、コンタクタ１の状態変化があるか無いかを判断し（Ｓ３０１）、仮にコンタクタ１の状態変化がある場合には、コンタクタ１のオンオフ動作を判断する（Ｓ３０２）。その逆にコンタクタ１の状態変化がない場合には、寿命指数カウント部１２０が、コンタクタ１の二次側の通電電流が既に設定された閾値を超過するか否かを判断する（Ｓ３０２'）。この時、仮に二次側の通電電流が既に設定された閾値を超過する場合には、第２寿命指数をカウントする（Ｓ３０２''）。
次に、寿命指数カウント部１２０は、コンタクタ１のオンオフ動作時にコンタクタ一次側上下端の制御電圧値、制御電流値、コンタクタ二次側の突入電流値、二次側の通電電流値が既に設定された閾値を超過するか否かを判断し（Ｓ３０３）、仮に超過しない場合には第１寿命指数をカウントし（Ｓ３０４）、超過する場合には第２寿命指数をカウントする（Ｓ３０４'）。
以上では本発明の好ましい実施形態を参照して説明したが、該技術分野の熟練した当業者であれば、下記の特許請求の範囲に記載された本発明の思想および領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正および変更できることを理解することができるであろう。
Claims (12)
- バッテリーと連結されたコンタクタのオンオフ動作可否を検知するオンオフ検知部、
前記コンタクタのオン動作時に前記コンタクタに対する通電状態が既に設定された通電状態に該当するか否かに基づいて前記コンタクタの寿命指数をカウントする寿命指数カウント部、および
カウントされた前記寿命指数に基づいて前記コンタクタの故障率を予測する故障率予測部
を含む、コンタクタの故障率予測システム。 - 前記寿命指数カウント部は、
前記コンタクタの一次側上下端の制御電圧値を測定する第１測定部、
前記コンタクタの一次側上下端の制御電流値を測定する第２測定部、
前記コンタクタの二次側の突入（ＩＮＲＵＳＨ）電流値を測定する第３測定部、および
前記コンタクタの二次側を通電した通電電流値を測定する第４測定部を含む、請求項１に記載のコンタクタの故障率予測システム。 - 前記第１および第２測定部は、
各々前記コンタクタの一次側上下端の制御電圧値および一次側上下端の制御電流値が既に設定された閾値を超過するか否かを判断し、
前記第３および第４測定部は、
前記コンタクタの二次側の突入電流値および二次側の通電電流値が既に設定された閾値を超過するか否かを判断する、請求項２に記載のコンタクタの故障率予測システム。 - 前記寿命指数カウント部は、
前記第１〜第４測定部の測定結果が前記既に設定された閾値を超過しない場合には、前記コンタクタに対する通電状態が既に設定された通電状態に該当すると判断して前記コンタクタの寿命指数のうち第１寿命指数を増加させてカウントし、
前記第１〜第４測定部の測定結果のいずれか一つ以上が前記既に設定された閾値を超過する場合には、前記コンタクタに対する通電状態が既に設定された通電状態に該当しないと判断して前記コンタクタの寿命指数のうち第２寿命指数を増加させてカウントする、請求項３に記載のコンタクタの故障率予測システム。 - 前記故障率予測部は、
前記コンタクタの第２寿命指数をカウントした結果値が既に設定された閾値を超過する場合、前記コンタクタの故障率が増加したと判断する、請求項４に記載のコンタクタの故障率予測システム。 - 前記第１〜第３測定部は、
前記コンタクタがオン動作する場合に前記コンタクタの一次側上下端の制御電圧値、上下端の制御電流値および前記コンタクタの二次側の突入電流値が既に設定された閾値を超過するか否かを判断し、
前記第４測定部は、
前記コンタクタがオフ動作する場合に前記コンタクタの二次側の通電電流値が既に設定された閾値を超過するか否かを判断する、請求項２に記載のコンタクタの故障率予測システム。 - オンオフ検知部を介して、バッテリーと連結されたコンタクタのオンオフ動作可否を検知するステップ、
寿命指数カウント部を介して、前記コンタクタのオン動作時に前記コンタクタに対する通電状態が既に設定された通電状態に該当するか否かに基づいて前記コンタクタの寿命指数をカウントするステップ、および
故障率予測部を介して、カウントされた前記寿命指数に基づいて前記コンタクタの故障率を予測するステップ
を含む、コンタクタの故障率予測方法。 - 前記コンタクタの寿命指数をカウントするステップは、
第１測定部を介して前記コンタクタの一次側上下端の制御電圧値を測定するステップ、
第２測定部を介して前記コンタクタの一次側上下端の制御電流値を測定するステップ、
第３測定部を介して前記コンタクタの二次側の突入（ＩＮＲＵＳＨ）電流値を測定するステップ、および
第４測定部を介して前記コンタクタの二次側を通電した通電電流値を測定するステップを含む、請求項７に記載のコンタクタの故障率予測方法。 - 前記コンタクタの寿命指数をカウントするステップは、
前記第１および第２測定部の各々を介して、前記コンタクタの一次側上下端の制御電圧値および一次側上下端の制御電流値が既に設定された閾値を超過するか否かを判断するステップ、および
前記第３および第４測定部の各々を介して、前記コンタクタの二次側の突入電流値および二次側の通電電流値が既に設定された閾値を超過するか否かを判断するステップをさらに含む、請求項８に記載のコンタクタの故障率予測方法。 - 前記コンタクタの寿命指数をカウントするステップは、
前記寿命指数カウント部を介して、前記第１〜第４測定部の測定結果が前記既に設定された閾値を超過しない場合には、前記コンタクタに対する通電状態が既に設定された通電状態に該当すると判断して前記コンタクタの寿命指数のうち第１寿命指数を増加させてカウントし、前記第１〜第４測定部の測定結果のいずれか一つ以上が前記既に設定された閾値を超過する場合には、前記コンタクタに対する通電状態が既に設定された通電状態に該当しないと判断して前記コンタクタの寿命指数のうち第２寿命指数を増加させてカウントするステップをさらに含む、請求項９に記載のコンタクタの故障率予測方法。 - 前記コンタクタの故障率を予測するステップは、
前記故障率予測部を介して、前記コンタクタの第２寿命指数をカウントした結果値が既に設定された閾値を超過する場合、前記コンタクタの故障率が増加したと判断するステップを含む、請求項１０に記載のコンタクタの故障率予測方法。 - 前記コンタクタの寿命指数をカウントするステップは、
前記第１〜第３測定部を介して、前記コンタクタがオン動作する場合に前記コンタクタの一次側上下端の制御電圧値、上下端の制御電流値および前記コンタクタの二次側の突入電流値が既に設定された閾値を超過するか否かを判断するステップ、および
前記第４測定部を介して、前記コンタクタがオフ動作する場合に前記コンタクタの二次側の通電電流値が既に設定された閾値を超過するか否かを判断するステップを含む、請求項８に記載のコンタクタの故障率予測方法。
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