JP2020521423A - リレー診断回路 - Google Patents

Abstract

本発明は、バッテリーパックの正極から印加される電圧を用いてバッテリーパックの負極側に連結されるリレーの正常作動有無を診断することができるリレー診断回路に関する。

Description

本出願は２０１７年１１月０７日付の韓国特許出願第１０−２０１７−０１４７３６４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、リレー診断回路に関し、より詳しくは、バッテリーパックの正極から印加される電圧を用いてバッテリーパックの負極側に連結されるリレーの正常作動有無を診断することができるリレー診断回路に関する。

一般に、電気自動車、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ：Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）およびエネルギー貯蔵装置（ＥＳＳ：Ｅｎｅｒｇｙ ｓｔｏｒａｇｅ ｓｙｓｔｅｍ）の場合、正常作動するためにＤＣ ２００Ｖ以上の高電圧を必要とし、そのために高電圧のバッテリーパックを必須に含んでいる。

この時、高電圧のバッテリーパックと負荷との間にはバッテリーを保護するためにリレーが連結され、このようなリレーは高電圧のバッテリーパックと連結されて駆動されるため、リレーが融着すると、意図でない他のシステムに高電圧が印加されるという問題があった。

近来、このような問題を解決するために、バッテリーパックの正極および負極にリレーを各々設け、バッテリーパックから各々のリレーを介して負荷に印加される電圧を測定してリレーの正常作動有無を診断できるリレー診断回路が開発されて用いられている。

一方、このような従来のリレー診断回路はリレーの融着有無を直ちに把握できるという利点があるが、バッテリーパックの負極に設けられるリレーの場合、印加される電圧が不規則的であるため、正確なリレーの診断が難しいという問題点があった。

さらに、このような問題を解決するために、バッテリーパックの負極側に別の電源装置を設けることによって、バッテリーパックの負極側に設けられるリレーの正常作動有無を診断できるリレー診断回路が開発されたりもしたが、このようなリレー診断回路の場合、設計過程が複雑であり、そのために設計費用が増加するというまた他の問題があった。

本発明の目的は、バッテリーパックの正極から出力される電圧を用いてバッテリーパックと負荷との間に設けられたリレーの正常作動有無を診断することによって、リレーの正常作動有無を精密で効率的に診断できるリレー診断回路を提供することにある。

また、別の追加の装置を用いることなく、バッテリーパックの正極から出力される電圧を用いてバッテリーパックと負荷との間に設けられたリレーの正常作動有無を診断することによって、回路の設計が簡素化されるだけでなく、それによって回路設計費用を減少できるリレー診断回路を提供することにある。

なお、リレーに連結されるスイッチのオン／オフ（Ｏｎ／Ｏｆｆ）有無に応じて、リレーの正常作動有無の診断だけでなく、バッテリーパックから印加される電圧を測定できるリレー診断回路を提供することにある。

本発明の一実施形態によるリレー診断回路は、バッテリーパックと並列連結され、前記バッテリーパックから印加される電流を制御する第１スイッチ、前記第１スイッチのオン／オフ（Ｏｎ／Ｏｆｆ）有無に応じて、前記第１スイッチから前記リレーに印加される電流を制御する第２スイッチ、および前記第２スイッチと並列連結され、前記第２スイッチのオン／オフ（Ｏｎ／Ｏｆｆ）有無に応じて、前記リレーを介して印加される電圧を測定する測定部を含む。

一つの実施形態において、前記測定部は、前記第１スイッチがオン（Ｏｎ）になり、前記第２スイッチがオフ（Ｏｆｆ）になる場合、前記バッテリーパックから印加される電圧を測定してもよい。

一つの実施形態において、前記測定部は、印加される電圧の測定値に応じて正常作動有無を診断し、前記第２スイッチがオン（Ｏｎ）になる場合、前記リレーの正常作動有無を診断し、前記第２スイッチがオフ（Ｏｆｆ）になる場合、前記バッテリーパックの正常作動有無を診断してもよい。

一つの実施形態において、前記リレー診断回路は、前記第１スイッチ、前記第２スイッチおよび前記測定部と各々直列に連結される複数の抵抗をさらに含んでもよい。

一つの実施形態において、前記リレーは、前記第１スイッチのオン／オフ（Ｏｎ／Ｏｆｆ）有無に応じて、前記バッテリーパックと前記負荷との間の連結状態を制御する基準電圧の範囲が変更されてもよい。

一つの実施形態において、前記測定部は、印加される電圧をデジタル信号に変換するコンバータに実現されてもよい。

本発明の一側面によれば、バッテリーパックの正極から出力される電圧を用いてバッテリーパックと負荷との間に設けられたリレーの正常作動有無を診断することによって、リレーの正常作動有無を精密で効率的に診断できるリレー診断回路が提供される。

また、本発明の他の一側面によれば、別の追加の装置を用いることなく、バッテリーパックの正極から出力される電圧を用いてバッテリーパックと負荷との間に設けられたリレーの正常作動有無を診断することによって、回路の設計が簡素化されるだけでなく、それによって回路設計費用を減少できるリレー診断回路が提供される。

なお、本発明のまた他の一側面によれば、リレーに連結されるスイッチのオン／オフ（Ｏｎ／Ｏｆｆ）有無に応じて、リレーの正常作動有無の診断だけでなく、バッテリーパックから印加される電圧を測定できるリレー診断回路が提供される。

本発明の一実施形態によるリレー診断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リレー診断回路の第１スイッチがオフ（Ｏｆｆ）になった状態を概略的に示す図である。

本発明の一実施形態によるリレー診断回路の第１スイッチがオン（Ｏｎ）になり、第２スイッチがオフ（Ｏｆｆ）になった状態を概略的に示す図である。

本発明を添付された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。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らかな説明のために誇張されてもよい。

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１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）」とは、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）状態になるということは、スイッチが開放されて該当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。

さらに、明細書の全体にかけて、リレーがバッテリーパックと負荷との間の連結状態を制御するということは、リレーが開閉されることによって、バッテリーパックと負荷が連結または遮断されるようにすることを意味するが、これに限定されるものではないことに留意する。

図１は、本発明の一実施形態によるリレー診断回路１００の構成を概略的に示す図である。

但し、図１に示されたリレー診断回路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に示されたリレー診断回路１００は、二次電池が適用できる分野であれば、いずれの技術分野にも適用できることに留意する。

先ず、図１を参照すれば、本発明の一実施形態によるリレー診断回路１００は、バッテリーパック１１０、負荷１２０、リレー１３０、第１スイッチ１４０、第２スイッチ１５０、測定部１６０および抵抗１７０を含んで構成されることができる。

ここで、バッテリーパック１１０は、図１に示すように、負荷１２０に電源を供給する役割をし、電気自動車、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ：Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）およびエネルギー貯蔵装置（ＥＳＳ：Ｅｎｅｒｇｙ ｓｔｏｒａｇｅ ｓｙｓｔｅｍ）などに用いられる高電圧を出力するバッテリーパック１１０であってもよいが、これに限定されるものではないことに留意する。

次に、負荷１２０は、前記バッテリーパック１１０から印加される電圧を用いて動作する電熱機、電動機、発電機などを含むことができるが、これらに限定されるものではないことに留意する。

以上、バッテリーパック１１０および負荷１２０は二次電池を含む回路に通常的に含まれる構成であるため、これに関する具体的な説明は省略する。

次に、リレー１３０は、バッテリーパック１１０と負荷１２０との間に形成され、前記バッテリーパック１１０と負荷１２０との間の連結状態を制御する役割をすることができる。

例えば、リレー１３０は、バッテリーパック１１０から過電圧のような異常状況が発生する場合、オフ（Ｏｆｆ）状態になってバッテリーパック１１０と負荷１２０との連結を遮断させることによって、過電圧などの異常状況からバッテリーパック１１０および負荷１２０を保護する役割をすることができる。

次に、第１スイッチ１４０は、バッテリーパック１１０と並列連結され、オン／オフ（Ｏｎ／Ｏｆｆ）に応じてバッテリーパック１１０から印加される電流を後述の第２スイッチ１５０および測定部１６０に印加させる役割をすることができる。

例えば、図１に示すように、第１スイッチ１４０がオン（Ｏｎ）になる場合、バッテリーパック１１０から印加される電流は第１スイッチ１４０を介して第２スイッチ１５０および測定部１６０に印加され、図３に示すように、第１スイッチ１４０がオフ（Ｏｆｆ）になる場合、バッテリーパック１１０と負荷１２０、そして正／負極側のリレーのみが連結されることによって、バッテリーパック１１０から印加される電流はリレーを介して負荷１２０にのみ印加される。

次に、第２スイッチ１５０は、第１スイッチ１４０とリレー１３０との間に形成され、第１スイッチ１４０がオン（Ｏｎ）状態である場合、オン／オフ（Ｏｎ／Ｏｆｆ）に応じてバッテリーパック１１０から印加される電流をリレー１３０に印加させる役割をすることができる。

例えば、図１を参照すれば、第１スイッチ１４０および第２スイッチ１５０がオン（Ｏｎ）状態である場合、第２スイッチ１５０はバッテリーパック１１０から印加される電流をリレー１３０に印加させることによって、後述の測定部１６０がリレー１３０を介して印加される電圧を測定してリレー１３０の正常作動有無を診断できるようにすることができる。

一方、図２を参照すれば、第１スイッチ１４０がオン（Ｏｎ）状態であり、第２スイッチ１５０がオフ（Ｏｆｆ）状態である場合、バッテリーパック１１０から印加される電流が第１スイッチ１４０を介して後述の測定部１６０にのみ印加されることができ、この場合、後述の測定部１６０は、バッテリーパック１１０から印加される電圧を測定することができるため、バッテリーパック１１０の正常作動有無を診断することができる。

次に、測定部１６０は、バッテリーパック１１０から第１スイッチ１４０および第２スイッチ１５０のいずれか一つ以上を介して印加される電圧値に応じて、バッテリーパック１１０およびリレー１３０のいずれか一つの正常作動有無を診断する役割をすることができる。

より具体的には、第１スイッチ１４０および第２スイッチ１５０がオン（Ｏｎ）状態である場合、測定部１６０は、リレー１３０を介して印加される電圧を測定するため、リレー１３０の正常作動有無を診断することができ、第１スイッチ１４０がオン（Ｏｎ）状態であり、第２スイッチ１５０がオフ（Ｏｆｆ）状態である場合、測定部１６０は、バッテリーパック１１０から印加される電圧を測定することができるため、バッテリーパック１１０の正常作動有無を診断することができる。

この時、測定部１６０のバッテリーパック１１０を正常作動するものに診断する電圧範囲およびリレー１３０を正常作動するものに診断する電圧範囲は互いに異なりうる。

一方、測定部１６０は、測定される電圧値をデジタル信号に変換するコンバータ（Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）に実現されてもよく、この場合、デジタル信号を用いる測定機器（図示せず）がバッテリーパック１１０またはリレー１３０の正常作動有無を診断することができる。

但し、この時、測定部１６０がコンバータに実現されることに限定されるものではないことに留意する。

次に、抵抗１７０は、前記第１スイッチ１４０、第２スイッチ１５０および測定部１６０と各々直列に連結され、前記第１スイッチ１４０、第２スイッチ１５０および測定部１６０に印加される電流を制御する役割をすることができる。

この時、抵抗１７０は可変抵抗であってもよく、前記第１スイッチ１４０、第２スイッチ１５０および測定部１６０の許容電圧範囲に応じてその抵抗値が変更されるが、これに限定されるものではないことに留意する。

一方、本発明の一実施形態によるリレー診断回路１００のリレー１３０はバッテリーパック１１０から印加される電圧値に応じてバッテリーパック１１０と負荷１３０との間の連結を制御する役割をすることができるが、第１スイッチ１４０のオン／オフ（Ｏｎ／Ｏｆｆ）有無に応じて、バッテリーパック１１０と負荷１３０との間の連結を制御する基準電圧範囲が変更されることができる。

例えば、第１スイッチ１４０がオフ（Ｏｆｆ）状態である場合、バッテリーパック１１０からリレー１３０に印加される電流は負荷１２０のみを経るが、第１スイッチ１４０がオン（Ｏｎ）状態である場合、バッテリーパック１１０からリレー１３０に印加される電流は第１スイッチ１４０、第２スイッチ１５０および抵抗１７０を経るため、リレー１３０に印加される電圧値が減少する。すなわち、本発明の一実施形態によるリレー１３０は、第１スイッチ１４０のオン／オフ（Ｏｎ／Ｏｆｆ）有無に応じて、バッテリーパック１１０と負荷１３０との間の連結を制御する基準電圧範囲が変更されるため、前述したように第１スイッチ１４０のオン／オフ（Ｏｎ／Ｏｆｆ）有無に応じて変更される電圧値により、バッテリーパック１１０の異常状況を呉診断するのを防止することができる。

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。

Claims (6)

1. バッテリーパックと負荷との間の連結状態を制御するリレーの正常作動有無を診断するためのリレー診断回路であって、
   前記バッテリーパックと並列連結され、前記バッテリーパックから印加される電流を制御する第１スイッチ、
   前記第１スイッチのオン／オフ（Ｏｎ／Ｏｆｆ）有無に応じて、前記第１スイッチから前記リレーに印加される電流を制御する第２スイッチ、および
   前記第２スイッチと並列連結され、前記第２スイッチのオン／オフ（Ｏｎ／Ｏｆｆ）有無に応じて、前記リレーを介して印加される電圧を測定する測定部
   を含む、リレー診断回路。
2. 前記測定部は、
   前記第１スイッチがオン（Ｏｎ）になり、前記第２スイッチがオフ（Ｏｆｆ）になる場合、前記バッテリーパックから印加される電圧を測定する、請求項１に記載のリレー診断回路。
3. 前記測定部は、
   印加される電圧の測定値に応じて正常作動有無を診断し、
   前記第２スイッチがオン（Ｏｎ）になる場合、前記リレーの正常作動有無を診断し、前記第２スイッチがオフ（Ｏｆｆ）になる場合、前記バッテリーパックの正常作動有無を診断する、請求項２に記載のリレー診断回路。
4. 前記リレー診断回路は、
   前記第１スイッチ、前記第２スイッチおよび前記測定部と各々直列に連結される複数の抵抗をさらに含む、請求項１から３のいずれか一項に記載のリレー診断回路。
5. 前記リレーは、
   前記第１スイッチのオン／オフ（Ｏｎ／Ｏｆｆ）有無に応じて、前記バッテリーパックと前記負荷との間の連結状態を制御する基準電圧の範囲が変更される、請求項１から４のいずれか一項に記載のリレー診断回路。
6. 前記測定部は、
   印加される電圧をデジタル信号に変換するコンバータに実現される、請求項１から５のいずれか一項に記載のリレー診断回路。

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