KR101407735B1 - 전기자동차 및 그의 ｐｒａ 프리차지 저항 상태 측정방법 - Google Patents

전기자동차 및 그의 ｐｒａ 프리차지 저항 상태 측정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기자동차에서 배터리 팩으로부터 PRA를 탈거하지 않고도 PRA의 프리자치 저항의 상태를 효율적으로 확인할 수 있는 전기자동차 및 그의 PRA 프리차지 저항 상태 측정방법을 제공한다.
본 발명에 따른 전기자동차는, 전원을 공급하는 배터리 팩; 상기 배터리 팩으로부터 직류를 공급받아 교류로 전환하는 인버터; 프리차지 릴레이와 프리차지 저항이 직렬로 연결되고, 상기 프리차지 릴레이와 프리차지 저항의 직렬 연결과, 제1 및 제2 메인릴레이에 각각 병렬로 연결되어 구성되며, 상기 배터리 팩과 상기 인버터 사이에 전기적으로 연결되도록 하여 상기 배터리 팩과 인버터 간에 상기 전원을 스위칭 하도록 구성된 PRA; 상기 PRA의 프리차지 릴레이와 전기적으로 연결되고, 상기 프리차지 릴레이의 구동을 제어하는 BMS; 상기 BMS의 제어 신호에 따라 상기 프리차지 릴레이가 구동될 때, 상기 프리차지 릴레이에 통전하는 프리차지 저항 값을 측정하기 위한 측정부; 상기 측정된 저항 값을 이용하여 저항의 이상유무를 판단하는 판단부를 포함한다.

Description

전기자동차 및 그의 ＰＲＡ 프리차지 저항 상태 측정방법{Electric vehicle and method for detecting status of PRA pre-charge resistor in the same}
본 발명은 전기자동차 및 그의 PRA 프리차지 저항 상태 측정 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기자동차에서 PRA(Power Relay Assembly)의 탈거없이 프리차지 저항(Pre-Charge Resistor)의 상태를 측정할 수 있는 전기자동차 및 그의 PRA 프리차지 저항 상태 측정방법에 관한 것이다.
일반적인 전기자동차(Electric vehicle)에 있어서, 배터리는 내연기관과 함께 주 동력원으로 사용된다. 전기모터를 이용하여 자동차를 주행할 때에는 메인릴레이를 접속시켜서 베터리의 전원이 메인 릴레이와 직류 링크 캐패시터를 통해 인버터로 공급하고, 상기 인버터의 직/교류 전환에 의해 모터를 작동시킨다. 만약, 상기와 같은 메인릴레이의 이상시 이를 제어하기 위해서는 보통 복수의 릴레이를 구비하거나 프리차지 릴레이와 프리차지 저항을 이용하여 프리차지시키는 방법을 사용한다. 이 경우, 복수의 릴레이의 경우 제어하는데 있어서 스위치가 오동작하는 경우 전원공급과 차단에 문제가 발생할 수 있고, 이로써 프리차지 릴레이에 고전압에 의한 과전류 발생시 프리차지 저항이 소손되는 문제점이 발생한다. 따라서 프리차지 저항의 상태를 주기적으로 점검할 필요성이 있다.
이에, 전기자동차에서 상기와 같은 프리차지 저항의 상태를 확인을 위해서는 프리차지 릴레이에 전압을 인가하고, 통전 후 프리차지 회로를 멀티 미터기로 측정하여야만 하는데, 이는 PRA를 배터리 팩에서 탈거해야만 하는 번거로운 단점이 있다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전기자동차에 있어서 PRA의 탈거없이 PRA 내부의 프리차지 릴레이의 전류를 측정하하여 프리차지 저항의 상태를 확인할 수 있도록 하는 전기자동차 및 그의 PRA 프리차지 저항 상태 측정방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기자동차는,
전원을 공급하는 배터리 팩; 상기 배터리 팩으로부터 직류를 공급받아 교류로 전환하는 인버터; 프리차지 릴레이와 프리차지 저항이 직렬로 연결되고, 상기 프리차지 릴레이와 프리차지 저항의 직렬 연결과, 제1 및 제2 메인릴레이에 각각 병렬로 연결되어 구성되며, 상기 배터리 팩과 상기 인버터 사이에 전기적으로 연결되도록 하여 상기 배터리 팩과 인버터 간에 상기 전원을 스위칭하도록 구성된 PRA; 상기 PRA의 프리차지 릴레이와 전기적으로 연결되고, 상기 프리차지 릴레이의 구동을 제어하는 BMS; 상기 BMS의 제어 신호에 따라 상기 프리차지 릴레이가 구동될 때, 상기 프리차지 릴레이에 통전하는 프리차지 저항 값을 측정하기 위한 측정부; 상기 측정된 저항 값을 이용하여 저항의 이상유무를 판단하는 판단부를 포함한다.
본 발명에서, 상기 측정부는 상기 인버터와 상기 배터리 팩 간의 전류를 이용하여 상기 저항 값을 측정하고 상기 판단부로 전송하며, 상기 판단부는 상기 측정된 저항 값을 이용하여 상기 프리차지 저항의 이상유무를 판단한다.
본 발명에서, 상기 판단부의 판단결과를 표시하는 표시부를 더 포함할 수 있다.
삭제
삭제
본 발명에 의한 전기자동차 및 PRA의 프리차지 저항 상태 측정방법에서는 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
먼저, 기존 방식과는 달리 본 발명에서는 전기자동차에서 PRA를 배터리 팩으로부터 탈거하지 않기 때문에 실차 상태에서 편리하게 프리차지 저항의 상태를 확인할 수 있다.
그리고, PRA의 프리차지 릴레이와 직접 전기적으로 연결된 BMS간의 통전 전류를 측정함으로, 프리차지 저항의 상태확인 효율성을 높일 수 있고, 이와 동시에 표시부를 통해 측정결과를 효율적으로 확인할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 의한 PRA의 프리차지 저항 상태 측정을 위한 전기자동차의 일부 구성도.
이하 본 발명에 의한 전기자동차 및 그의 PRA 프리차지 저항 상태 측정방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 1에는 본 발명에 의한 PRA의 프리차지 저항 상태 측정을 위한 전기자동차의 개략적인 구성도가 도시되어 있다.
도 1에 따르면, 본 발명에 따른 전기자동차는 배터리 팩(100), 인버터(200), PRA(300), BMS(400), 측정부(500), 판단부(600)를 포함하여 구성되고, 다른 실시 예에서는 표시부(700)를 더 포함하여 구성될 수도 있다.
배터리 팩(100)은 다수의 배터리 셀로 구성되고 고전압의 전기를 충전하여 전기자동차에 전원을 공급한다. 일반적으로 납전지, 니켈 수소전지, 최근에는 리튬 이온전지가 주로 사용되고 있다.
인버터(200)는 전기자동차의 추진력을 관장하는 장치로서 전동 파워트레인의 일부이며, 고전압 배터리 팩(100) 내에 저장된 직류 에너지를 차량의 전기모터 운행에 필요한 교류 전압으로 변환하는 역할을 한다.
PRA(300)는 배터리 팩(100)으로부터 제공된 고전압을 안정적으로 공급하고 차단하기 위해 스위칭 역할을 하고, 프리차지 릴레이(310)와 메인 릴레이(320,330), 프리차지 저항(340) 및 전류센서(350)를 포함하여 구성된다.
BMS(400)는 배터리의 용량 보호, 수명 예측, 충/방전 제어 등 배터리 셀이 최대의 성능을 발휘하면서 안전하게 사용될 수 있도록 제어하는 장치로써, 전기자동차의 전원을 공급하기 위한 전반적인 관리를 행한다. 또한, 상기 BMS(400)는 상기 PRA(300)의 프리차지 릴레이(310)와 전기적으로 연결되고, 상기 프리차지 릴레이(310)의 구동을 제어한다.
측정부(500)는 본 발명에 의한 프리차지 저항(340)의 값을 측정하기 위한 수단으로써, 프리차지 릴레이(310)에 통전하는 전기적 신호를 측정하기 위한 장치로서 사용된다.
판단부는(600)는 상기 측정부(500)에서 측정된 저항(340)의 값을 이용하여 프리차지 저항(340)의 상태를 판단한다.
표시부는(700) 판단부(600)의 판단결과를 표시하며 화면표시를 위한 액정이 구비된 표시장치를 사용할 수 있다.
한편, 미설명된 전류센서(350)는 배터리 팩(100)과 제1 메인릴레이(320) 사이에 연결되어 전류 값을 지속적으로 측정한다.
상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 전기자동차에서 각 구성요소 간의 연결상태는 다음과 같다.
PRA(300)는 프리차지 릴레이(310)와 프리차지 저항(340)이 직렬로 연결되고, 상기 프리차지 릴레이(310)와 프리차지 저항(340)의 직렬 연결과, 제1 및 제2 메인릴레이(320, 330)에 각각 병렬로 연결되어 구성되며, 배터리 팩(100)과 인터버(200) 사이에 전기적으로 연결되도록 하여 상기 배터리 팩(100)과 인버터(200) 간에 전원을 스위칭하도록 구성된다.
배터리 팩(100)에 대한 충전 및 방전을 단속하기 위한 구성으로서 배터리 팩(100)에는 제1 메인릴레이(320)과 제2 메인릴레이(330)가 연결된다.
배터리 팩(100)의 파워단자(+)(110)는 PRA(300)의 제1 메인릴레이가(320)와 전류센서(350)가 연결되고, 그와 동시에 배터리 팩(100)의 파워단자(-)(120)는 제2 메인릴레이(330)가 연결된다.
제1 메인릴레이(320)는 프리차지 릴레이(310)와 병결 연결되고 프리차지 릴레이(320)는 프리차지 저항(340)과 직렬 연결되며, 이로 인해 제1 메인릴레이(320)는 바이패스를 형성하게 된다.
또한, 상기 프리차지 릴레이(310)와 제1 및 제2 메인릴레이(320,330), 프리차지 저항(340) 및 전류센서(350)는 BMS(400)의 커넥터(360)와 연결되고, 상기 제1 및 제2 메인릴레이(320,330)와 프리차지 릴레이(310)는 제어부(미도시)로부터 입력되는 스위칭 신호에 따라 동작하며, 자동차의 시동/제동 상태에 따라 제어부가 소정의 신호를 생성하여 전압을 인가 또는 차단되도록 한다.
만약, 프리차지 릴레이(310)에 고전압에 의한 부하로 인해 과전류 발생시 동일하게 프리차지 저항(340)에도 부하가 발생하며, 이로 인해 프리차지 저항(340)이 소손될 수 있다.
상기와 같은 프리차지 저항(340)의 이상발생시 측정부(500)를 이용하여 인버터(200)와 배터리 팩(100) 간의 통전 전류를 측정함으로써 이를 통해 프리차지 저항(340)의 값을 확인할 수 있게 된다.
즉, 상기 PRA(300)를 배터리 팩(100)으로부터 탈거하지 않고도 인버터(200)의 파워단자(-)와 배터리 팩(100)의 파워단자(+) 간의 통전 전류를 측정하여 프리차지 저항(340)의 값을 확인할 수 있는 것이다.
더욱 상세히는, 측정부(500)는 상기 인버터(200)와 상기 배터리 팩(100) 간의 전류를 이용하여 프리차지 릴레이(310)에 통전하는 프리차지 저항 값을 측정하고 상기 판단부(600)로 전송하며, 상기 측정부(500)에서 측정된 결과를 바탕으로 상기 판단부(600)는 상기 프리차지 저항(340)의 소손 유무를 판단한다.
삭제
상기 프리차지 저항(340)의 측정값을 표시부(700)에서 전송받아 운전자에게 제공하며, 이를 통해 프리차지 저항(340)의 소손여부를 효율적으로 확인하게 된다.
프리차지 저항(340)의 상태를 확인하기 위한 정보로는 측정부(500)로 사용되는 장치에 따라 전류, 전압, 저항값 중 어느 하나 또는 다수가 포함될 수 있고, 판단부(600)는 측정부(500)로부터 측정된 저항 값을 이용하여 판단가능한 별도의 IC를 사용할 수 있다. 또한, 표시부(700)에서 표시되는 측정값은 간단하게는 수치, 또는 출력형태에 따라 파형으로 나타낼 수 있으며, 이는 본 실시예에서 한정하지 않는다.
상기 PRA(300)를 배터리 팩(100)으로부터 탈거하지 않아도 되므로, BMS(400)의 커넥터(360)가 외부에 노출되지 않는 장점이 있다.
본 발명의 권리범위는 위에서 설정된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
100: 배터리 팩 110: 배터리 파워단자(+)
120: 배터리 파워단자(-) 200: 인버터
210: 인버터 파워단자(+) 220: 인버터 파워단자(-)
300: PRA 400: BMS
500: 측정부 600: 판단부
700: 표시부 310: 프리차지 릴레이
320: 제 1 메인릴레이 330: 제 2 메인릴레이
340: 프리차지 저항 350: 전류센서
360: 커넥터

Claims (4)

  1. 고전압의 전원을 공급하는 배터리 팩;
    상기 배터리 팩으로부터 직류를 공급받아 교류로 전환하는 인버터;
    프리차지 릴레이와 프리차지 저항이 직렬로 연결되고, 상기 프리차지 릴레이와 프리차지 저항의 직렬 연결과, 제1 및 제2 메인릴레이에 각각 병렬로 연결되어 구성되며, 상기 배터리 팩과 상기 인버터 사이에 전기적으로 연결되도록 하여 상기 배터리 팩과 인버터 간에 상기 전원을 스위칭하도록 구성된 PRA;
    상기 PRA의 프리차지 릴레이와 전기적으로 연결되고, 상기 프리차지 릴레이의 구동을 제어하는 BMS;
    상기 BMS의 제어 신호에 따라 상기 프리차지 릴레이가 구동될 때, 상기 프리차지 릴레이에 통전하는 프리차지 저항 값을 측정하기 위한 측정부;
    상기 측정된 저항 값을 이용하여 저항의 이상유무를 판단하는 판단부; 를 포함하는 전기자동차.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 측정부는 상기 인버터와 상기 배터리 팩 간의 전류를 이용하여 상기 저항 값을 측정하고 상기 판단부로 전송하며, 상기 판단부는 상기 측정된 저항 값을 이용하여 상기 프리차지 저항의 이상유무를 판단하는 것을 특징으로 하는 전기자동차.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 판단부의 판단결과를 표시하는 표시부를 더 포함하는 전기자동차.
  4. 삭제
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