JP7318005B2 - リレー制御装置 - Google Patents
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Description
本発明は、リレー制御装置に関し、より詳しくは、リレーにサージが流入することを防止するリレー制御装置に関する。
本出願は、２０２０年１月３日出願の韓国特許出願第１０－２０２０－００００９９３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、すべて本出願に組み込まれる。
最近、ノートブックＰＣ（パーソナルコンピュータ）、ビデオカメラ、携帯電話などのような携帯用電子製品の需要が急増し、電気自動車、エネルギー貯蔵用蓄電池、ロボット、衛星などの開発が本格化するにつれ、反復的な充放電の可能な高性能バッテリーについての研究が活発に進行しつつある。
現在、商用化したバッテリーとしては、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウムバッテリーなどがあり、このうち、リチウムバッテリーは、ニッケル系のバッテリーに比べてメモリ効果がほとんど起こらず、充放電が自由で、自己放電率が非常に低くてエネルギー密度が高いという長所から脚光を浴びている。
このようなバッテリーが充電及び放電する過程で、過電圧が印加される場合、バッテリーのみならず、バッテリーが含まれたバッテリーパックの素子も深刻な損傷を受け得る。
従来には、このような高電圧によるバッテリー及び負荷の損傷を防止するために、バッテリーパックに高電圧が印加されるかを判断し、判断結果に基づいて充電スイッチまたは放電スイッチの動作状態を制御するバッテリーパック及びその駆動方法が開示されている（特許文献１）。
但し、特許文献１は、充電スイッチ及び放電スイッチの動作状態をＢＭＳによって制御するため、ＢＭＳがウェイクアップ状態ではないときにはバッテリーパックに過電圧が印加されても充電スイッチ及び放電スイッチの動作状態を制御することができないという問題がある。
また、特許文献１は、正極端子の電圧と比較される基準電源の電圧をキャパシタに充電可能な最大電圧に基づいて設定する構成を開示している。ここで、基準電源の電圧が充電スイッチ及び放電スイッチの耐圧よりも大きい場合、充電スイッチ及び放電スイッチの動作状態がターンされると、充電スイッチ及び放電スイッチが損傷し得る問題がある。即ち、特許文献１は、キャパシタの電圧に従って高電流が流れることを防止するためにキャパシタの最大電圧に基づいて基準電源の電圧を設定しただけであり、充電スイッチ及び放電スイッチの耐圧を考慮して基準電圧を設定する構成は一切開示していない。
したがって、特許文献１によれば、キャパシタの最大電圧に基づく場合、過電流ではなくても、充電スイッチ及び放電スイッチには耐圧以上の電圧が印加されて損傷する恐れがあるという問題がある。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、リレーの耐圧に対応するように設定された基準電圧によってリレーの動作状態を制御することができるリレー制御装置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、下記の説明によって理解でき、本発明の実施形態によってより明らかに分かるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。
本発明の一面によるリレー制御装置は、バッテリーセルとパック端子との間のメイン経路に配設され、動作状態によって前記メイン経路を通電または遮断するように構成されたリレーと、前記メイン経路から比較電圧を受け、基準電圧と前記比較電圧との差に基づいて前記リレーに結果信号を出力するように構成された比較器と、を含み得る。
前記リレーは、前記結果信号を受信し、受信した結果信号の大きさに応じて動作状態がターンオン状態またはターンオフ状態に制御されるように構成され得る。
前記比較器は、前記リレーと前記パック端子との間から前記比較電圧を受けるように構成され得る。
前記リレーは、前記バッテリーセルにおいて前記パック端子に向かう方向を正方向として配設されたダイオードを含み得る。
前記比較器は、前記リレーの耐圧に対応する基準電圧を受けるように構成され得る。
前記比較器は、前記比較電圧が前記基準電圧よりも大きいと、前記リレーの動作状態をターンオフ状態に制御する第１結果信号を出力するように構成され得る。
前記比較器は、前記比較電圧が前記基準電圧よりも小さいと、前記リレーの動作状態をターンオン状態に制御する第２結果信号を出力するように構成され得る。
本発明の他面によるリレー制御装置は、前記比較器に前記基準電圧を印加するように構成された電圧源と、前記電圧源と前記比較器との間に配設されるように構成された可変抵抗と、前記可変抵抗の抵抗値を調節して、前記リレーの耐圧に対応すべく前記比較器に印加される前記基準電圧の大きさを調節するように構成された制御部をさらに含み得る。
前記制御部は、前記リレーの劣化程度を判断し、判断された劣化程度に基づいて前記可変抵抗の大きさを調節するように構成され得る。
前記制御部は、前記リレーの駆動回数によって前記劣化程度を判断するように構成され得る。
本発明のさらに他面によるバッテリーパックは、本発明によるリレー制御装置を含み得る。
本発明の一面によると、リレーにサージが流入することが防止することができる。したがって、サージの流入によるリレーの損傷を防止することができる。
また、本発明の一面によると、リレーの耐圧に対応するように基準電圧を設定することができる。したがって、リレーが劣化してもリレーの耐圧に対応する基準電圧に基づき、リレーにサージが流入することを防止することができる。また、リレーが交替されて耐圧が変更されても、変更された耐圧に対応する基準電圧を設定することができる。
また、本発明の一面によると、リレーへのサージの流入が防止されるため、リレー制御装置が含まれたバッテリーパックに備えられた素子がサージによって損傷することを防止することができる。
本発明の効果は以上で言及した効果に制限されず、言及されていない本発明の他の効果は請求範囲の記載から当業者により明らかに理解されるだろう。
本明細書に添付される図面は、本発明の望ましい実施形態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。
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び特許請求の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形態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形態に過ぎず、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。
また、本発明に関連する公知の機能または構成についての具体的な説明が、本発明の要旨をぼやかすと判断される場合、その説明を省略する。
第１、第２などのように序数を含む用語は、多様な構成要素のうちいずれか一つを残りと区別する目的として使用され、このような用語によって構成要素が限定されることではない。
なお、明細書の全体にかけて、ある部分が、ある構成要素を「含む」とするとき、これは特に反する記載がない限り、他の構成要素を除くことではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。
また、明細書に記載の「制御部」のような用語は、少なくとも一つの機能や動作を処理する単位を示し、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とソフトウェアとの結合せにより具現され得る。
さらに、明細書の全体に亘って、ある部分が他の部分と「連結（接続）」されているとするとき、これは、「直接的に連結（接続）」されている場合のみならず、その中間に他の素子を介して「間接的に連結（接続）」されている場合も含む。
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳しく説明する。
図１は、本発明の一実施形態によるリレー制御装置１００を概略的に示した図である。図２は、本発明の一実施形態によるリレー制御装置１００を含むバッテリーパック１の例示的構成を示した図である。
図２を参照すると、本発明の一実施形態によるリレー制御装置１００は、バッテリーパック１に備えられ得る。
例えば、図２の実施形態において、バッテリーパック１には、バッテリーセル１０及びリレー制御装置１００が含まれ得る。
ここで、バッテリーセル１０は、負極端子及び正極端子を備え、物理的に分離可能な一つの独立したセルを意味する。一例で、リチウムイオン電池またはリチウムポリマー電池の一つがバッテリーセル１０として看做され得る。また、図２の実施形態と異なり、バッテリーパック１には一つ以上のバッテリーセル１０が直列及び／または並列で接続した一つ以上のバッテリーモジュールが備えられ得る。以下では、説明の便宜のために、バッテリーパック１に一つのバッテリーセル１０が備えられたものとして説明する。
図１及び図２を参照すると、本発明の一実施形態によるリレー制御装置１００は、リレー１１０及び比較器１２０を含み得る。
リレー１１０は、バッテリーセル１０とパック端子との間のメイン経路に配設され、動作状態によって前記メイン経路を通電または遮断するように構成され得る。
ここで、メイン経路とは、バッテリーセル１０とバッテリーパック１の電極端子との間の経路を指す。即ち、メイン経路は、バッテリーセル１０の充電電流または放電電流が流れる大電流経路であり得る。
例えば、図２の実施形態において、バッテリーセル１０とバッテリーパック１の正極端子Ｐ＋との間にリレー１１０が配設され得る。
比較器１２０は、前記メイン経路から比較電圧を受けるように構成され得る。
具体的に、比較器１２０は、比較電圧が入力される第１入力端子ｉ１、基準電圧が入力される第２入力端子ｉ２及び結果信号を出力する出力端子ｏを含み得る。また、比較器１２０は、駆動電源が印加される電源端子をさらに含み、望ましくは、バッテリーセル１０から駆動電源を受け得る。
例えば、図２の実施形態において、比較器１２０の第１入力端子ｉ１は、第１ラインＬ１を介してメイン経路に接続し得る。メイン経路に印加された電圧は、第１ラインＬ１を介して比較器１２０の第１入力端子ｉ１に入力できる。
また、図２の実施形態において、比較器１２０の第２入力端子ｉ２は、第２ラインＬ２に接続し得る。したがって、基準電圧は、第２ラインＬ２を介して比較器１２０の第２入力端子ｉ２に入力できる。
また、図２の実施形態において、比較器１２０の出力端子ｏは、第３ラインＬ３に接続し得る。具体的に、比較器１２０の出力端子ｏは、第３ラインＬ３を介してリレー１１０と接続し得る。したがって、比較器１２０から出力された結果信号は、第３ラインＬ３を介してリレー１１０に入力できる。
また、比較器１２０は、基準電圧と前記比較電圧との差に基づいて前記リレー１１０に結果信号を出力するように構成され得る。
望ましくは、比較器１２０は、基準電圧と比較電圧の大きさによって相異なる結果信号を出力し得る。例えば、比較器１２０は、比較電圧が基準電圧よりも大きいと、第１結果信号を出力し、比較基準電圧が基準電圧よりも小さいと、第２結果信号を出力し得る。
図２の実施形態において、比較器１２０の出力端子ｏは、基準電圧と比較電圧の大きさによって第１結果信号または第２結果信号を出力し得る。
前記リレー１１０は、前記結果信号を受信するように構成され得る。
望ましくは、前記リレー１１０は、電界効果トランジスタ（Ｆｉｅｌｄ ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；ＦＥＴ）であり得る。より望ましくは、前記リレー１１０は、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（Ｍｅｔａｌ‐ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｆｉｅｌｄ ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；ＭＯＳＦＥＴ）であり得る。
例えば、図２の実施形態において、リレー１１０は、ゲート端子Ｇ、ドレイン端子Ｄ及びソース端子Ｓを含み得る。望ましくは、リレー１１０のドレイン端子Ｄは、バッテリーセル１０の正極端子に接続し、ソース端子Ｓは、バッテリーパック１の正極端子Ｐ＋に接続し得る。そして、ゲート端子Ｇは、比較器１２０の出力端子ｏに接続し得る。したがって、比較器１２０から出力された結果信号は、リレー１１０のゲート端子Ｇに印加できる。
リレー１１０は、受信した結果信号の大きさによって動作状態がターンオン状態またはターンオフ状態に制御されるように構成され得る。
比較器１２０から受信した結果信号に対応するように動作状態が制御され得る。例えば、リレー１１０は、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴであり得る。ＰチャネルＭＯＳＦＥＴの特性上、リレー１１０は、ゲート端子Ｇにしきい電圧よりも大きい電圧が印加されると、ターンオフ状態に制御され、しきい電圧よりも低い電圧が印加されると、ターンオン状態に制御される。
より具体的には、図３を参照して、リレー１１０の動作状態が制御される実施形態を説明する。
図３は、本発明の一実施形態によるリレー制御装置１００を含むバッテリーパック１の他の例示的構成を示した図である。具体的に、図３は、図２の実施形態でバッテリーパック１に負荷２０が接続した様子を示した図である。
図３を参照すると、比較器１２０の第１入力端子ｉ１には、第１ラインＬ１を介して負荷２０から比較電圧Ｖｃが印加され、第２入力端子ｉ２には、第２ラインＬ２を介して基準電圧Ｖｒが印加され得る。そして、比較器１２０の出力端子ｏは、第３ラインＬ３を介して比較器１２０のゲート端子Ｇと接続し、結果信号Ｖｏがゲート端子Ｇに印加できる。
前記比較器１２０は、前記比較電圧Ｖｃが前記基準電圧Ｖｒよりも大きいと、前記リレー１１０の動作状態をターンオフ状態に制御する第１結果信号を出力し得る。
例えば、図３の実施形態において、第１ラインＬ１を介して第１入力端子ｉ１に入力される比較電圧Ｖｃが第２ラインＬ２を介して第２入力端子ｉ２に入力される基準電圧Ｖｒよりも大きい場合、出力端子ｏから結果信号Ｖｏとして第１結果信号が出力され得る。第１結果信号は、第３ラインＬ３を介してゲート端子Ｇに印加できる。この場合、ゲート端子Ｇとソース端子Ｓとの電圧差がしきい電圧よりも大きくなり得る。したがって、リレー１１０は、ターンオフ状態になり、ソース端子Ｓ側からドレイン端子Ｄ側へ電流が流れなくなる。
これとは逆に、前記比較器１２０は、前記比較電圧Ｖｃが前記基準電圧Ｖｒよりも小さいと、前記リレー１１０の動作状態をターンオン状態に制御する第２結果信号を出力するように構成され得る。
例えば、図３の実施形態において、第１ラインＬ１を介して第１入力端子ｉ１に入力される比較電圧Ｖｃが第２ラインＬ２を介して第２入力端子ｉ２に入力される基準電圧Ｖｒよりも小さい場合、出力端子ｏから結果信号Ｖｏとして第２結果信号が出力され得る。第２結果信号は、第３ラインＬ３を介してゲート端子Ｇに印加できる。この場合、ゲート端子Ｇとソース端子Ｓとの電圧差がしきい電圧よりも低くなり得る。したがって、リレー１１０は、ターンオン状態になり、ソース端子Ｓとドレイン端子Ｄとの間にチャネルが形成され得る。このチャネルを介してソース端子Ｓ側からドレイン端子Ｄ側へ電流が流れるようになる。
したがって、本発明の一実施形態によるリレー制御装置１００は、負荷２０からバッテリーセル１０側へ流入するサージ（Ｓｕｒｇｅ）を遮断することができる。これによって、リレー制御装置１００によってリレー１１０の損傷が防止される。また、比較器１２０に接続した接地を通じてサージが放出されるため、サージによってリレー制御装置１００が含まれたバッテリーパック１の内部素子の損傷が防止できる。
一方、リレー制御装置１００に備えられた制御部１５０は、本発明で行われる多様な制御ロジッグを実行するために当業界に知られたプロセッサ、ＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ‐ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）、他のチップセット、論理回路、レジスター、通信モデム、データ処理装置などを選択的に含み得る。また、前記制御ロジッグがソフトウェアとして具現されるとき、前記制御部１５０は、プログラムモジュールの集合によって具現され得る。この際、プログラムモジュールはメモリに保存され、制御部１５０によって実行され得る。前記メモリは、制御部１５０の内部または外部に設けられ得、よく知られた多様な手段によって制御部１５０と連結され得る。
前記比較器１２０は、前記リレー１１０と前記パック端子との間から前記比較電圧を受けるように構成され得る。
具体的に、比較器１２０は、リレー１１０とバッテリーパック１の正極端子Ｐ＋との間に接続し得る。そして、比較器１２０は、リレー１１０とバッテリーパック１の正極端子Ｐ＋との間の電圧を比較電圧として受け得る。
例えば、図３の実施形態において、比較器１２０は、第１ラインＬ１を介してリレー１１０のソース端子Ｓとバッテリーパック１の正極端子Ｐ＋との間に接続し得る。そして、比較器１２０は、第１入力端子ｉ１からリレー１１０のソース端子Ｓとバッテリーパック１の正極端子Ｐ＋との間の電圧を比較電圧Ｖｃとして受け得る。ここで、比較電圧Ｖｃは、負荷２０の電圧と同一であり得る。
そして、比較器１２０は、比較電圧Ｖｃが基準電圧Ｖｒよりも低いと、リレー１１０の動作状態をターンオン状態に制御し得る。即ち、比較器１２０は、リレー１１０に高電圧が印加されて大電流が流れることを防止することができる。
したがって、本発明の一実施形態によるリレー制御装置１００は、リレー１１０に大電流が流れることを防止することで、大電流によるリレー１１０の損傷を防止することができる。また、リレー制御装置１００は、リレー１１０を通過した大電流によってバッテリーパック１の内部素子が損傷することを防止することができる。
前記リレー１１０は、前記バッテリーセル１０において前記パック端子に向かう方向を正方向として配設されたダイオードを含み得る。
具体的に、リレー１１０は、ドレイン端子Ｄからソース端子Ｓに向かう方向を正方向とするダイオードを含み得る。ここで、ダイオードは、寄生ダイオード（Ｂｏｄｙ ｄｉｏｄｅ）であり得る。
例えば、図２の実施形態において、バッテリーパック１に負荷２０が接続したと仮定する。バッテリーセル１０の放電状況では、バッテリーセル１０から出力された電流がダイオードを通してリレー１１０を通過することができる。そして、ダイオードを通過した電流によってリレー１１０のソース端子Ｓとバッテリーパック１の正極端子Ｐ＋との間に電圧が印加されるため、比較器１２０の第１入力端子ｉ１には比較電圧が印加できる。比較電圧の大きさが基準電圧よりも小さいと、比較器１２０から出力される結果信号に応じてリレー１１０の動作状態がターンオン状態に制御され得る。この際、リレー１１０のドレイン端子Ｄとソース端子Ｓとの間にチャネルが形成されるので、バッテリーセル１０から出力される電流は形成されたチャネルを通して流れることができる。したがって、バッテリーセル１０の放電過程で放電電流は、初期にダイオードを通して流れるが、以後はリレー１１０に形成されるチャネルを通して流れることができる。
他の例で、図３の実施形態において、バッテリーパック１に負荷２０が接続し、負荷２０から充電電流が流入すると仮定する。この場合、放電状況と異なり、負荷２０から流入する充電電流は、リレー１１０に備えられたダイオードを通過できない。即ち、充電電流は、リレー１１０の動作状態がターンオン状態に制御された場合に限ってリレー１１０を通過できる。したがって、サージの流入によるリレー１１０の損傷を防止することができる。
前記比較器１２０は、前記リレー１１０の耐圧に対応する基準電圧を受けるように構成され得る。
ここで、耐圧とは、リレー１１０が損傷なく耐えられる電圧を意味する。即ち、比較器１２０の基準電圧がリレー１１０の耐圧に対応するように設定されることで、リレー１１０には、耐圧以上の電圧が印加されることが防止される。
例えば、図３の実施形態において、負荷２０から印加される比較電圧Ｖｃがリレー１１０の耐圧に対応するように設定された基準電圧Ｖｒよりも大きいと、比較器１２０から結果信号Ｖｏとして第１結果信号が出力され得る。そして、リレー１１０の動作状態は、ターンオフ状態に制御され得る。したがって、バッテリーセル１０と負荷２０との接続が遮断できる。
もし、負荷２０から印加される比較電圧Ｖｃがリレー１１０の耐圧に対応するように設定された基準電圧Ｖｒよりも小さいと、比較器１２０から結果信号Ｖｏとして第２結果信号が出力され得る。そして、リレー１１０の動作状態は、ターンオン状態に制御され得る。したがって、バッテリーセル１０と負荷２０とが電気的に接続できるので、バッテリーセル１０は、負荷２０によって充電可能になる。
本発明の一実施形態によるリレー制御装置１００は、リレー１１０の耐圧に対応するように基準電圧を設定することで、リレー１１０に耐圧以上の高電圧が印加されることを防止できる。これによって、リレー１１０の損傷が防止されることで、リレー１１０の寿命が増加できる。
図４は、本発明の他の実施形態によるリレー制御装置１００を含むバッテリーパック１の例示的構成を示した図である。
図１及び図４を参照すると、本発明の他の実施形態によるリレー制御装置１００は、電圧源１３０、可変抵抗１４０及び制御部１５０をさらに含み得る。
電圧源１３０は、前記比較器１２０に前記基準電圧を印加するように構成され得る。
ここで、電圧源１３０は、バッテリーセル１０とは別に比較器に基準電圧を印加するための電圧ソースであり得る。望ましくは、電圧源１３０は、直流電圧を比較器１２０に印加し得る。
例えば、図４の実施形態において、電圧源１３は、第２ラインＬ２を介して比較器１２０の第２入力端子ｉ２と接続し得る。電圧源１３０から出力された電圧は、第２ラインＬ２を介して比較器１２０の第２入力端子ｉ２に印加できる。
可変抵抗１４０は、前記電圧源１３０と前記比較器１２０との間に配設されるように構成され得る。
可変抵抗１４０は、設定によって抵抗値が変更される素子であり得る。即ち、電圧源１３０から出力された直流電圧は、可変抵抗１４０を通過しながら電圧降下が起こり得る。したがって、可変抵抗１４０によって降下した電圧がリレー１１０の耐圧に対応するように構成され得る。
例えば、図４の実施形態において、可変抵抗１４０は第２ラインＬ２に配設され得る。即ち、可変抵抗１４０の一端は、第２ラインＬ２を介して電圧源１３０に接続し、可変抵抗１４０の他端は、第２ラインＬ２を介して比較器１２０の第２入力端子ｉ２に接続し得る。
制御部１５０は、前記可変抵抗１４０の抵抗値を調節するように構成され得る。
望ましくは、可変抵抗１４０は、電子式可変抵抗１４０であり得る。したがって、制御部１５０によって可変抵抗１４０の抵抗値が調節できる。
例えば、図４の実施形態において、制御部１５０は、可変抵抗１４０と電気的に接続し得る。したがって、制御部１５０は、可変抵抗１４０に向かって制御信号を出力することで、可変抵抗１４０の抵抗値を調節できる。
そして、制御部１５０は、前記リレー１１の耐圧に対応するように、前記比較器１２０に印加される前記基準電圧の大きさを調節するように構成され得る。
望ましくは、制御部１５０は、電圧源１３０から出力される電圧情報を予め獲得し得る。例えば、電圧源１３０の仕様による出力電圧情報が制御部１５０の内部メモリに予め保存されていてもよい。
また、制御部１５０は、リレー１１０の耐圧情報を予め獲得し得る。例えば、リレー１１０の耐圧情報が制御部１５０の内部メモリに予め保存されていてもよい。ここで、リレー１１０の耐圧情報は、リレー１１０の初期耐圧情報であり得る。
制御部１５０は、予め獲得したリレー１１０の耐圧情報及び電圧源１３０の出力電圧情報に基づいて可変抵抗１４０の抵抗値を調節し、比較器１２０の第２入力端子ｉ２に印加される基準電圧をリレー１１０の耐圧に対応するように調節することができる。
望ましくは、制御部１５０は、リレー１１０の耐圧と同一に比較器１２０の第２入力端子ｉ２に印加される基準電圧の大きさを調節し得る。
したがって、本発明の一実施形態によるリレー制御装置１００は、リレー１１０の耐圧に対応するように基準電圧の大きさを調節することで、高電圧の印加によるリレー１１０の損傷を防止できる。
即ち、リレー制御装置１００は、リレー１１０が交替されるとしても、リレー１１０の耐圧情報及び電圧源１３０の出力電圧情報に基づいて可変抵抗１４０の抵抗値を変更できる。したがって、リレー制御装置１００は、リレー１１０の耐圧情報に基づいて基準電圧を調節できることから、リレー１１０の仕様または種類に拘わらず、汎用に適用可能であるという長所がある。
前記制御部１５０は、前記リレー１１０の劣化程度を判断するように構成され得る。
また、リレー１１０は、駆動回数に比例して劣化し得る。例えば、リレー１１０がターンオン状態に制御され、電流を通過させる度にリレー１１０は徐々に劣化し得る。したがって、制御部１５０は、リレー１１０の駆動回数、即ち、ターンオン状態に切り換えられた回数に基づいてリレー１１０の劣化程度を判断することができる。
例えば、図４の実施形態において、制御部１５０は、比較器１２０の出力端子ｏと接続し得る。そして、制御部１５０は、比較器１２０から出力される結果信号を受信し得る。即ち、比較器１２０から出力される結果信号は、制御部１５０とリレー１１０のゲート端子Ｇに印加され得る。制御部１５０は、リレー１１０のしきい電圧を予め獲得して保存し得る。これによって、制御部１５０は、リレー１１０のしきい電圧と、比較器１２０から受信した結果信号の大きさとを比較することで、リレー１１０の駆動回数を算出し得る。そして、制御部１５０は、算出したリレー１１０の駆動回数に基づいてリレー１１０の劣化程度を判断することができる。
即ち、前述したように、バッテリーセル１０による放電状況で比較器１２０から出力される結果信号に応じてリレー１１０の動作状態がターンオン状態に制御できる。また、負荷２０による充電状況でも比較器１２０から出力される結果信号に応じてリレー１１０の動作状態がターンオン状態に制御できる。この二つの状況を共に考慮して、制御部１５０は、リレー１１０の駆動回数を算出し、リレー１１０の劣化程度を判断できる。
また、他の例で、リレー１１０が劣化するほどリレー１１０の内部抵抗が増加し得る。したがって、制御部１５０は、リレー１１０によって降下する電圧を算出してリレー１１０の劣化程度を判断できる。図４の実施形態には図示されていないが、制御部１５０は、リレー１１０の両端に電気的に接続し得る。そして、制御部１５０は、リレー１１０によって降下する電圧を算出することでリレー１１０の劣化程度を判断することができる。
制御部１５０は、判断された劣化程度に基づいて前記可変抵抗１４０の大きさを調節するように構成され得る。
リレー１１０が劣化程度に対応するようにリレー１１０の耐圧が減少し得る。もし、リレー１１０の劣化によって減少した耐圧を反映せず比較器１２０に印加される基準電圧を設定すると、基準電圧がリレー１１０の耐圧よりも大きい場合が発生し得る。この場合、リレー１１０の耐圧よりも大きい電圧がリレー１１０に印加され得る。
例えば、図４の実施形態において、リレー１１０が劣化してリレー１１０の耐圧が比較器１２０の第２入力端子ｉ２に印加される基準電圧よりも低いと仮定する。比較器１２０は、第２入力端子ｉ２に印加される基準電圧と第１入力端子ｉ１に印加される比較電圧とを比較した結果に基づいて結果信号を出力するため、リレー１１０の耐圧よりも大きい比較電圧がリレー１１０に印加され得る。したがって、リレー１１０に耐圧よりも大きい高電圧が印加されることによってリレー１１０が損傷してリレー１１０の絶縁が破壊されるか、またはひどい場合、リレー１１０が焼損する問題がある。
したがって、制御部１５０は、リレー１１０の劣化程度に対応するように可変抵抗１４０の抵抗値を調節することで、比較器１２０に印加される基準電圧の大きさをリレー１１０の耐圧に対応するように調節することができる。
本発明の一実施形態によるリレー制御装置１００は、リレー１１０の劣化程度を考慮して基準電圧を設定することで、高電圧の印加によるリレー１１０の損傷をより効果的に防止することができる。また、リレー制御装置１００がリレー１１０の劣化程度を判断することで、リレー１１０の交替時期についての情報を提供することができるという長所がある。
本発明によるリレー制御装置１００は、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ，バッテリ管理システム）に適用可能である。即ち、本発明によるＢＭＳは、上述したリレー制御装置１００を含み得る。このような構成において、リレー制御装置１００の各構成要素のうち少なくとも一部は、従来のＢＭＳに含まれた構成の機能を補完または追加することで具現され得る。例えば、リレー制御装置１００のリレー１１０、比較器１２０、電圧源１３０、可変抵抗１４０及び制御部１５０は、ＢＭＳの構成要素として具現され得る。
また、本発明によるリレー制御装置１００は、バッテリーパック１に備えられ得る。例えば、図２及び図４を参照すると、バッテリーパック１は、リレー制御装置１００を含み得る。また、バッテリーパック１は、一つ以上のバッテリーセル１０、電装品（リレー、ヒューズなど）及びケースなどをさらに含み得る。したがって、リレー制御装置１００は、比較電圧の大きさによってリレー１１０の動作状態を制御することで、結果的にバッテリーパック１に備えられた多数の構成に高電圧が印加されることを防止することができる。
以上で説明した本発明の実施形態は、必ずしも装置及び方法を通じて具現されることではなく、本発明の実施形態の構成に対応する機能を実現するプログラムまたはそのプログラムが記録された記録媒体を通じて具現され得、このような具現は、本発明が属する技術分野における専門家であれば、前述した実施形態の記載から容易に具現できるはずである。
以上、本発明を限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の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。
また、上述の本発明は、本発明が属する技術分野における通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想から脱しない範囲内で多様な置換、変形及び変更が可能であるため、上述の実施形態及び添付された図面によって限定されず、多様な変形が行われるように各実施形態の全部または一部を選択的に組み合わせて構成可能である。
１ バッテリーパック
１０ バッテリーセル
２０ 負荷
１００ リレー制御装置
１１０ リレー
１２０ 比較器
１３０ 電圧源
１４０ 可変抵抗
１５０ 制御部
１０ バッテリーセル
２０ 負荷
１００ リレー制御装置
１１０ リレー
１２０ 比較器
１３０ 電圧源
１４０ 可変抵抗
１５０ 制御部
Claims (8)
- バッテリーセルとパック端子との間のメイン経路に配設され、動作状態によって前記メイン経路を通電または遮断するように構成されたリレーと、
前記メイン経路から比較電圧を受け、基準電圧と前記比較電圧との差に基づいて前記リレーに結果信号を出力するように構成された比較器と、
前記比較器に前記基準電圧を印加するように構成された電圧源と、
前記電圧源と前記比較器との間に配設されるように構成された可変抵抗と、
前記可変抵抗の抵抗値を調節して、前記リレーの耐圧に対応すべく前記比較器に印加される前記基準電圧の大きさを調節するように構成された制御部と、を含み、
前記リレーは、前記結果信号を受信し、受信した結果信号の大きさに応じて動作状態がターンオン状態またはターンオフ状態に制御されるように構成されたことを特徴とする、リレー制御装置。 - 前記比較器は、前記リレーと前記パック端子との間から前記比較電圧を受けるように構成されたことを特徴とする、請求項１に記載のリレー制御装置。
- 前記リレーは、前記バッテリーセルにおいて前記パック端子に向かう方向を正方向として配設されたダイオードを含むことを特徴とする、請求項１または２に記載のリレー制御装置。
- 前記比較器は、前記比較電圧が前記基準電圧よりも大きいと、前記リレーの動作状態をターンオフ状態に制御する第１結果信号を出力するように構成されたことを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のリレー制御装置。
- 前記比較器は、前記比較電圧が前記基準電圧よりも小さいと、前記リレーの動作状態をターンオン状態に制御する第２結果信号を出力するように構成されたことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のリレー制御装置。
- 前記制御部は、前記リレーの劣化程度を判断し、判断された劣化程度に基づいて前記可変抵抗の大きさを調節するように構成されたことを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のリレー制御装置。
- 前記制御部は、前記リレーの駆動回数によって前記劣化程度を判断するように構成されたことを特徴とする、請求項６に記載のリレー制御装置。
- 請求項１から７のいずれか一項に記載のリレー制御装置を含む、バッテリーパック。
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