JP5591835B2 - 電気駆動車輌のリレー制御装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、電気駆動車輌のリレーを制御する装置及び方法に関し、より詳しくは、電気駆動車輌でリレーをターンオフするとき、リレーを制御する装置及び方法に関する。

本出願は、２００９年３月３日出願の韓国特許出願第１０−２００９−００１８０７１号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。

ガソリン、軽油などの化石燃料によって駆動する自動車は、多量の有害排気ガスを発生させて大気を汚染させるだけでなく、地球温暖化の主な要因として地球環境に多大な弊害を及ぼしている。このような問題を解消するため、化石燃料の使用を減らすか又は代替燃料を使用する車の開発が活発に行われており、このような過程の一環として高効率のバッテリーパックから電気エネルギーの供給を受けて駆動するＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）またはＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）に対する関心が増大している。

前記ＨＥＶは、ガソリン、軽油などの化石燃料を使用する内燃機関による走行が可能であると同時に、バッテリーパックから電力変換回路を通じて供給される電気を動力源とする駆動モーターによっても走行することができる。このような２種の動力源を基に、車輌の走行状況に対応して車輌の燃費効率が最大になるようにＨＥＶの駆動が制御される。

前記ＨＥＶの駆動モーターは、車輌の制動または減速時、ＨＣＵ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）を制御することで動力モードから発電モードに切り替わる。このとき、前記バッテリーパックは、ＨＣＵと接続されたバッテリー制御システム（ＢＭＳ；Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）の制御を通じて、発電機（または駆動モーター）から発生する電気エネルギーによって充電される。

さらに、駆動モードでは、前記バッテリーパックから駆動モーターなどの電気駆動部に駆動電流を印加し、それによって車輌または電気駆動部が駆動される。

ＨＥＶのような大きい電気的負荷に使用される高電圧バッテリーシステムは、感電の危険からバッテリー使用時に限って高電圧リレーをターンオンさせる。すなわち、バッテリーの使用が終了するか又はＢＭＳの誤作動のような緊急状況が生じた場合、リレーをターンオフさせて感電事故のような被害を防止する。

しかし、高電圧リレーをターンオフするとき、高電圧バッテリーと駆動モーターとの間に残留電流がある状態であれば、サージ電流が流れて高電圧リレーが損傷する恐れがある。このような現象が長期間繰り返されれば、結局高電圧リレーが破損し、車輌や搭乗者に被害をもたらすことがある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、電気駆動車輌の高電圧リレーをターンオフするとき、リレーの損傷を防止することができるリレー制御装置及び方法を提供することを目的とする。

本発明の他の目的及び長所は、後述される説明により理解することができ、本発明の実施例を通じて一層明確に分かるであろう。また、本発明の目的及び長所は特許請求の範囲に示した手段及びその組合せによって実現することができることは言うまでもない。

上記の課題を達成するため、本発明によるリレー制御装置は、電気駆動部と前記電気駆動部に電源を供給するバッテリーパックとを連結するリレーのターンオフを制御する装置であって、前記バッテリーパックと前記電気駆動部との間に流れる残留電流を測定して出力する電流測定部；及び前記リレーをターンオフさせる状況において、前記残留電流の測定値の入力を受けて残留電流に関する参照値と比べ、その比較結果に応じて前記リレーのオン状態の維持またはターンオフを制御する制御部；を含む。

望ましくは、前記制御部は、前記残留電流の測定値が前記参照値より小さければ前記リレーをターンオフさせ、前記残留電流の測定値が前記参照値より大きければ前記リレーのオン状態を維持する。

より望ましくは、前記制御部は、前記リレーのオン状態の維持時間が最大待機時間を超えれば、前記リレーを強制的にターンオフさせる。

望ましくは、前記リレー制御装置は前記残留電流に関する参照値を保存するメモリ部をさらに含む。

また、上記の課題を達成するための本発明によるバッテリー制御システムは、前記リレー制御装置を含む。

また、上記の課題を達成するための本発明によるバッテリーパックは、前記リレー制御装置を含む。

また、上記の課題を達成するため、本発明によるリレー制御方法は、電気駆動部と前記電気駆動部に電源を供給するバッテリーパックとを連結するリレーのターンオフを制御する方法であって、前記リレーをターンオフさせる状況を感知する段階、前記バッテリーパックと前記電気駆動部との間に流れる残留電流を測定する段階、前記残留電流の測定値を参照値と比べる段階、及び前記比較結果に応じて前記リレーのオン状態の維持またはターンオフを制御する段階を含む。

望ましくは、前記リレーのオンオフを制御する段階は、前記残留電流の測定値が前記参照値より小さければ前記リレーをターンオフさせ、前記残留電流の測定値が前記参照値より大きければ前記リレーのオン状態を維持する段階である。

より望ましくは、前記リレーのオンオフを制御する段階は、前記リレーのオン状態の維持時間が最大待機時間を超えれば、前記リレーを強制的にターンオフさせる。

望ましくは、前記比較段階及び前記制御段階は、バッテリー制御システムによって行われる。

望ましくは、前記ターンオフ状況感知段階は、前記バッテリーパックの使用終了信号を感知する段階を含む。

本発明によれば、電気駆動車輌の高電圧リレーをターンオフするとき、高電圧バッテリーとモーターとの間に残留電流があれば直ちにリレーをターンオフさせず、残留電流が一定水準以下になったときにリレーをターンオフさせるように制御することで、サージ電流のような過電流によってリレーが損傷することを防止することができる。したがって、リレーの破損による事故を防止し、リレーの交換による経済的負担を減少させることができる。

本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
本発明の望ましい一実施例によるリレー制御装置を含む電気駆動車輌の電力供給システムの構成を示した概略図である。 本発明の一実施例によるリレー制御装置がリレーを制御する方法を概略的に示したフロー図である。 本発明の一実施例によって電気駆動車輌のリレーのターンオフを制御する方法を示したフロー図である。 本発明の他の実施例によって電気駆動車輌のリレーのターンオフを制御する方法を示したフロー図である。

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。

図１は、本発明の望ましい一実施例によるリレー制御装置を含む電気駆動車輌の電力供給システムの構成を示した概略図である。

図１を参照すれば、本発明によるリレー制御装置は、高電圧バッテリーパック１００、電気駆動部２００及びキャパシタ３００で構成される電力供給システムの送信線路上に備えられるリレー４００に連結され、電流測定部５００、メモリ部６００及び制御部７００を含む。

前記高電圧バッテリーパック１００は、ＨＥＶまたはＥＶなどの電気駆動車輌に電力を供給する電力源に該当する。前記電気駆動部２００は、高電圧バッテリーパック１００から電源の供給を受けて駆動する車輌の電子装備である。前記電気駆動部２００は、バッテリーパック１００から電源の供給を受けて駆動する車輌の多様な電気的負荷、またはバッテリーパック１００を充電する発電機である。一例として、前記電気駆動部２００は駆動モーターまたはジェネレーターである。他に、前記電気駆動部２００はエアコン、ヘッドライトなど車輌に備えられる多様な電気駆動装備であり得る。

キャパシタ３００は前記電気駆動部２００と並列で連結され、一般的に平滑キャパシタまたはリンクキャパシタなどと称される。前記キャパシタ３００は、電気駆動部２００がバッテリーパック１００を充電するときは電源を整流し、バッテリーパック１００が電気駆動部２００に電源を供給するときは電圧または電流の急激な上昇を制限する。このような機能を果たす前記キャパシタ３００は、バッテリーパック１００または電気駆動部２００の仕様や容量、使用形態などに応じて選択される。

本発明によるリレー制御装置は、リレー４００をターンオフさせる状況でリレー４００を制御する。ここで、リレー４００をターンオフさせる状況とは、バッテリーパック１００の使用終了信号を感知する場合、他の制御装置が誤動作する場合、耐久性試験を行う場合、車輌点火キーのターンオフ信号を感知するか又はノイズ性点火キー信号が感知される場合などのように、バッテリーパック１００と電気駆動部２００との間に流れる電流を遮断しなければならない状況を言う。

前記電流測定部５００は、リレー４００をターンオフさせる状況でバッテリーパック１００と電気駆動部２００との間に流れる残留電流を測定する。図１では電流測定部５００がリレー４００とバッテリーパック１００との間に設けられるが、これは一実施例に過ぎず、本発明がこれに限定されることはない。すなわち、電流測定部５００はバッテリーパック１００と電気駆動部２００との間に流れる残留電流が測定できれば、どの位置にも設置することができる。

前記メモリ部６００は、バッテリーパック１００と電気駆動部２００との間に流れる残留電流に関する参照値を保存する。ここで、参照値とは、リレー４００をターンオフさせてもサージ電流によるリレー４００の損傷がないか又はその損傷がわずかで無視できる程度の残留電流の最大値を言う。このような参照値がバッテリーパック１００や電気駆動部２００の仕様、容量、または使用形態などに応じて変わることは、本発明が属する技術分野の当業者に自明である。また、メモリ部６００は、制御部７００の動作プログラムを含んで多様な情報を保存することができる。

一方、前記メモリ部６００は制御部７００と物理的に分離した構成要素として具現することもできるが、これは一実施例に過ぎず、制御部７００と物理的に一体化して制御部７００の内部に具現することもできる。

前記制御部７００は、電気駆動車輌内の他の制御装置からリレーをターンオフさせる状況を受信する。ここで、他の制御装置とは、ＢＭＳやＨＣＵのような装置が該当するが、本発明はこれに限定されず、リレーのターンオフ状況を伝達できる装置は全て含まれる。他の制御装置からリレー４００をターンオフさせる状況を感知すれば、前記制御部７００は前記電流測定部５００によって測定された残留電流の測定値を受信して前記メモリ部６００に保存された参照値と比べ、その比較結果に応じてリレー４００をターンオフするか否かを決定する。

望ましくは、残留電流の測定値がメモリ部６００に保存された参照値より小さいとき、前記制御部７００はリレー４００をターンオフさせる。測定値が参照値より小さければ、残留電流がないか、残留電流があってもリレー４００のターンオフによる損傷がないためである。一方、電流測定部５００によって測定された測定値が参照値より大きいときは、リレー４００を直ちにターンオフさせるとサージ電流によってリレー４００が損傷する恐れがあるため、リレー４００をターンオフさせずオン状態を維持する。

より望ましくは、残留電流の測定値がメモリ部６００に保存された参照値以上である場合、リレー４００のターンオフ状況を感知してから一定時間が経過すれば、前記制御部７００はリレー４００を強制的にターンオフさせる。すなわち、残留電流の測定値が参照値以上の場合、一応リレー４００のオン状態を維持するが、一定時間が経過すればリレー４００を強制的にターンオフさせる。残留電流が参照値以上であってもリレー４００のオン状態が続けば、リレー４００がターンオフされなければならない状況であるにもかかわらずリレー４００がターンオフされず、感電事故のようなより大きい問題が生じ得るためである。したがって、残留電流が参照値より大きい場合でも、２次的な問題の発生防止のために、一定時間が経過すればリレー４００をターンオフさせることが望ましい。このような場合は、前記一定時間もバッテリーパック１００や電気駆動部２００の仕様、容量、または使用形態などに応じて変化し、該一定時間はメモリ部６００に予め保存される。

一方、本発明によるバッテリー制御システムは、上述したリレー制御装置を含むことができる。ここで、バッテリー制御システムとは、バッテリーパック１００の充放電動作を全般的に制御するバッテリー管理装置を意味し、ＢＭＳであり得る。したがって、前記制御部７００、メモリ部６００及び電流測定部５００は、このようなバッテリー制御システムに含まれ得る。しかし、本発明が必ずしもこのようなリレー制御装置の具体的な実施形態によって限定されることはなく、リレー制御装置はバッテリー制御システムと別に構成され得る。また、リレー制御装置はバッテリーパック１００の外部に別に構成されることもある。

本発明によるバッテリーパック１００は、上述したリレー制御装置を含むことができる。このとき、バッテリーパック１００は上述したリレー制御装置と共に、少なくとも１つ以上のバッテリーセルを含むバッテリーセル集合体及びこのようなバッテリーセル集合体とリレー制御装置を内部空間に収納するハウジングを含むことができる。

図２は、本発明の一実施例によるリレー制御装置がリレーを制御する方法を概略的に示したフロー図である。

図１及び図２を参照すれば、まず、制御部７００はリレー４００をターンオフさせる状況を感知すれば（Ｓ１１０）、電流測定部５００を用いてバッテリーパック１００と電気駆動部２００との間に流れる残留電流を測定する（Ｓ１２０）。ここで、Ｓ１１０段階はバッテリーパック１００の使用終了信号を感知する段階を含む。次いで、制御部７００は残留電流の測定値をメモリ部６００に保存されている参照値と比べ（Ｓ１３０）、その比較結果に応じてリレー４００をターンオフさせるか否かを決定する（Ｓ１４０）。望ましくは、制御部７００は、Ｓ１４０段階で測定値が参照値より小さい場合はリレー４００をターンオフさせ、測定値が参照値以上の場合はオン状態を維持させる。さらに、制御部７００はＳ１４０段階で測定値が参照値以上である場合でも、リレー４００をターンオフさせる状況を感知したときから一定時間が経過したか否かを判断し、一定時間が経過した場合はリレー４００をターンオフさせる。一方、Ｓ１３０段階及びＳ１４０段階はバッテリー制御システムによって行われ得る。

図３は、本発明の一実施例によって電気駆動車輌のリレーのターンオフを制御する方法を示したフロー図である。

図１及び図３を参照すれば、まず、制御部７００はリレー４００をターンオフさせる状況を感知すれば（Ｓ２１０）、電流測定部５００を用いてバッテリーパック１００と電気駆動部２００との間に流れる残留電流を測定する（Ｓ２２０）。次いで、制御部７００は測定値とメモリ部６００に保存されている参照値とを比べ（Ｓ２３０）、測定値が参照値より小さければリレー４００を正常にターンオフさせる（Ｓ２４０）。一方、測定値が参照値以上であれば、リレー４００をターンオフさせず、リレー４００のオン状態を維持させて再び残留電流を測定する（Ｓ２２０）。測定値が参照値より大きければ、Ｓ２２０段階及びＳ２３０段階を周期的に繰り返す。したがって、測定値が参照値より大きければ、リレー４００のオン状態が持続する。

図４は、本発明の他の実施例によって電気駆動車輌のリレーのターンオフを制御する方法を示したフロー図である。

図１及び図４を参照すれば、まず、制御部７００はリレー４００をターンオフさせる状況を感知すれば（Ｓ３１０）、バッテリーパック１００と電気駆動部２００との間に流れる残留電流を測定する（Ｓ３２０）。次いで、制御部７００は測定値と参照値とを比べ（Ｓ３３０）、測定値が参照値より小さければリレー４００を正常にターンオフさせる（Ｓ３５０）。一方、測定値が参照値以上であれば、リレー４００をターンオフさせず、リレー４００のターンオフ状況を感知したときから一定時間が経過したか否かを判断する（Ｓ３４０）。このとき、リレー４００のターンオフ状況を感知したときから一定時間が経過したと判断したら、制御部７００はリレー４００をターンオフさせる（Ｓ３５０）。しかし、一定時間を経過していないと判断したら、リレー４００のオン状態を維持させ、再び残留電流を測定して測定値と参照値とを比べる（Ｓ３２０）。上述した実施例によれば、残留電流の測定値が参照値より大きい場合であっても、最大待機時間の条件を並行させることで、リレー４００がターンオフされなければならない状況であるにもかかわらず長期間ターンオフされないために発生する被害を防止することができる。

なお、本明細書では「制御部」、「メモリ部」のように「部」という用語を使用しているが、これは論理的な構成単位を示すものであって、必ずしも物理的に分離できる構成要素を示すものではないことは、本発明が属する技術分野の当業者にとって自明である。

以上、本発明は、限定された実施例と図面によって説明されたが、本発明がこれによって限定されることはなく、本発明が属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。

Claims (8)

1. 電気駆動部と前記電気駆動部に電源を供給するバッテリーパックとを連結するリレーのターンオフを制御する装置であって、
   前記バッテリーパックと前記電気駆動部との間に流れる残留電流を測定して出力する電流測定部と、
   前記リレーをターンオフさせるべき状況を受信し、前記リレーをターンオフさせるべき状況を受信すれば、前記残留電流の測定値の入力を受けて残留電流に関する参照値と比べ、その比較結果に応じて、前記残留電流の測定値が前記参照値より小さければ前記リレーをターンオフさせ、前記残留電流の測定値が前記参照値より大きければ前記リレーのオン状態を維持する制御部とを含んでなることを特徴とする、リレー制御装置。
2. 前記制御部が、前記リレーのオン状態の維持時間が最大待機時間を超えれば、前記リレーを強制的にターンオフさせることを特徴とする、請求項１に記載のリレー制御装置。
3. 前記残留電流に関する参照値を保存するメモリ部をさらに含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載のリレー制御装置。
4. 請求項１〜３の何れ一項に記載のリレー制御装置を備えてなる、バッテリー制御システム。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載のリレー制御装置を備えてなる、バッテリーパック。
6. 電気駆動部と前記電気駆動部に電源を供給するバッテリーパックとを連結するリレーのターンオフを制御する方法であって、
   前記リレーをターンオフさせる状況を感知する段階と、
   前記バッテリーパックと前記電気駆動部との間に流れる残留電流を測定する段階と、
   前記残留電流の測定値を参照値と比べる段階と、
   前記比較結果に応じて、前記残留電流の測定値が前記参照値より小さければ前記リレーをターンオフさせ、前記残留電流の測定値が前記参照値より大きければ前記リレーのオン状態を維持する段階とを含んでなることを特徴とするリレー制御方法。
7. 前記比較段階及び前記制御段階が、バッテリー制御システムによって行われることを特徴とする、請求項６に記載のリレー制御方法。
8. 前記ターンオフ状況感知段階が、前記バッテリーパックの使用終了信号を感知する段階を含むことを特徴とする、請求項６又は７に記載のリレー制御方法。

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