KR102037263B1 - 고전압 전원 분배장치 및 고전압 전원 분배장치의 운영방법 - Google Patents

고전압 전원 분배장치 및 고전압 전원 분배장치의 운영방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의 시동을 걸었을 때 배터리로부터 출력되는 펄스 고전압이 차량의 고전압 부품으로 전달되는 것을 방지하는 프리차지 모듈 및 차량 전체의 절연저항을 측정하는 절연저항 검출장치를 포함하는 고전압 전원 분배장치 및 고전압 전원 분배장치의 운영방법을 제안한다. 상기 고전압 전원 분배장치는, 배터리에서 출력하는 전력을 복수의 고전압 부품으로 분배하는 기능을 수행하는 것으로, 프리차지 모듈, 릴레이 모듈, 퓨즈모듈, 절연저항 검출장치 및 제어부를 포함한다.

Description

고전압 전원 분배장치 및 고전압 전원 분배장치의 운영방법 {High voltage source distributing device and operation method for the unit}
본 발명은 고전압 전원 분배장치에 관한 것으로, 특히, 차량의 시동을 걸었을 때 배터리로부터 출력되는 펄스 고전압이 차량의 고전압 부품으로 전달되는 것을 방지하는 프리차지 모듈 및 차량 전체의 절연저항을 측정하는 절연저항 검출장치를 포함하는 고전압 전원 분배장치 및 상기 고전압 전원 분배장치의 운영방법에 관한 것이다.
전기를 이용하여 동작하는 하이브리드 자동차 및 전기 자동차는 가솔린 또는 경유와 같은 화석연료를 사용하는 종래의 자동차에서 사용하는 12V(Volts) 또는 24V의 저전압 계통과는 별도로 150V~750V까지의 고전압 계통을 사용한다. 예를 들면 소형차는 150~400V이고 대형버스는 450~750V의 고전압을 사용한다. 고전압을 사용하는 하이브리드 자동차 및 전기 자동차(이하 차량 등)는 안전상의 이유로 고전압 계통을 차량 등과 전기적으로 완전 분리된 절연 상태로 동작하도록 설계한다.
그러나 고전압 계통과 차량의 절연 상태는 고전압 사용하는 부품의 고장, 노후 및 사고 등에 의해 절연 상태가 전적으로 또는 일부가 파괴되어, 고전압 계통의 전압(전류)이 고전압 부품이 아니라 차량 자체로 누설되는 경우가 발생할 수 있다. 또한, 고전압 계통을 구성하는 전선의 손상은 물론 노후 등의 원인으로 절연이 파괴되는 현상은 피할 수 없다.
도 1은 종래의 전기 자동차의 고전압 계통의 예를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 종래의 전기 자동차의 고전압 계통(100)은 배터리(110)와 고전압 부품(120~170)이 병렬로 연결되어 있다는 것을 알 수 있다. 여기서 고전압 부품(120~170)은 모터 인버터(120), 보기류 모터 인버터(130), LDC(140), 히터(150), 완속충전기(160) 및 급속충전기(170) 중 적어도 하나를 포함한다.
도 1을 참조하면, 차량의 시동을 켤 때 배터리(110)로부터 출력되는 서지 전압이 고전압 부품들(120~170)에 직접 전달된다면 고전압 부품(120~170) 중 적어도 하나의 부품의 수명에 영향을 주게 될 것은 자세하게 설명하지 않아도 이해할 수 있을 것이다.
대한민국 등록특허 10-1498762호(2015년2월26일)
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 차량의 시동을 걸었을 때 배터리로부터 출력되는 펄스 고전압이 차량의 고전압 부품으로 전달되는 것을 방지하는 프리차지 모듈 및 차량 전체의 절연저항을 측정하는 절연저항 검출장치를 포함하는 고전압 전원 분배장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 상기 고전압 전원 분배장치를 이용하여 차량의 운행을 제어하는 고전압 전원 분배장치의 운영방법을 제공하는 것에 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 고전압 전원 분배장치는, 배터리에서 출력하는 전력을 복수의 고전압 부품으로 분배하는 기능을 수행하는 것으로, 프리차지 모듈, 릴레이 모듈, 퓨즈모듈, 절연저항 검출장치 및 제어부를 포함한다. 상기 프리차지 모듈은 일 단이 상기 배터리의 양의 단자에 연결되는 프리차지 저항 및 일단이 상기 프리차지 저항의 반대 단에 연결된 프리차지 릴레이를 포함한다. 상기 릴레이 모듈은 상기 배터리에서 생성된 전력을 스위칭하는 복수의 릴레이를 포함한다. 상기 퓨즈모듈은 공통되는 일 단이 상기 프리차지 릴레이의 반대 단에 연결되고, 각각의 반대 단이 상기 복수의 고전압 부품에 각각 연결되는 복수의 퓨즈를 포함한다. 상기 절연저항 검출장치는 상기 배터리의 양의 단자, 상기 배터리의 음의 단자 및 차량의 접지(G)로부터 인가되는 전압 값을 이용하여 차량 전체의 절연저항 값을 계산하여 차량의 상태를 점검하는데 사용되는 정보를 제공한다. 상기 제어부는 상기 프리차지 모듈을 구성하는 프리차지 릴레이 및 상기 릴레이 모듈을 구성하는 복수의 릴레이의 온 오프 동작을 제어한다. 여기서, 상기 릴레이 모듈은, 상기 배터리의 양의 단자를 상기 퓨즈모듈로 스위칭하는 제1릴레이, 상기 배터리의 양의 단자를 복수의 고전압 부품 중 완속 충전기의 양의 단자로 스위칭하는 제2릴레이, 상기 배터리의 양의 단자를 복수의 고전압 부품 중 급속 충전기의 양의 단자로 스위칭하는 제3릴레이 및 상기 배터리의 음의 단자를 복수의 고전압 부품의 음의 단자로 스위칭하는 제4릴레이를 포함한다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 고전압 전원 분배장치의 운영방법은, 제1항에 기재된 상기 고전압 전원 분배장치를 운영하는 방법에 관한 것으로, 차량의 시동단계에서의 점검단계 및 차량의 시동이 켜진 상태에서의 점검단계를 수행한다. 상기 차량의 시동단계에서의 점검단계에서는, 상기 프리차지 릴레이는 턴 온 시키고 상기 제1릴레이는 턴 오프 시키는 릴레이 제1설정단계, 상기 배터리로부터 출력되는 전압의 크기를 미리 설정한 DC 링크 전압의 크기와 비교하는 배터리 출력 전압 제1 비교단계, 상기 배터리 출력 전압 제1 비교단계에서 상기 배터리로부터 출력되는 전압의 크기가 상기 DC 링크 전압의 90%보다 적을 때에 수행하며, 상기 배터리 출력 전압 제1비교단계의 비교 시간이 미리 설정한 프리차지 타임을 경과 한 때 인가를 판단하여, 경과 하지 않았다고 판단한 때에는 상기 배터리 출력 전압 제1 비교단계를 수행하도록 하는 프리차지 타임 경과 판단단계, 상기 배터리 출력 전압 제1 비교단계에서 상기 배터리의 출력 전압의 크기가 상기 DC 링크 전압의 크기의 90%와 같거나 클 경우에 수행되며, 턴 오프 되어 있던 상기 제1릴레이를 턴 온 시키는 릴레이 제2설정단계, 상기 배터리의 양의 단자에서 출력되는 전압의 크기가 상기 DC 링크 전압의 크기와 동일한가를 모니터하여, 상기 배터리의 양의 단자에서 출력되는 전압의 크기가 상기 DC 링크 전압의 크기보다 작을 때에는 상기 배터리 출력 전압 제2 비교단계를 수행하도록 하는 배터리 출력 전압 제2 비교단계, 상기 배터리의 양의 단자에서 출력되는 전압의 크기가 상기 DC 링크 전압의 크기와 같거나 클 때 수행하며, 상기 프리차지 릴레이를 턴 오프 시키는 릴레이 제3설정단계 및 상기 릴레이 제3설정단계를 수행한 후에 결정되며 차량의 시동이 정상적으로 이루어졌다는 것으로 결정하는 시동 정상완료 결정단계 및 상기 프리차지 타임 경과 판단단계에서 차량에 시동을 걸었을 때 프리차징에 문제가 있어 차량의 시동 동작을 종료시키도록 하여야 한다고 판단하였을 때에 수행되는 것으로, 시동이 비정상적으로 완료되었다는 것을 차주에 통보하고 차량의 시동을 정지시키는 시동 비정상완료 결정단계를 포함하는 시동처리단계를 수행한다.
고전압 전원 분배장치 및 상기 고전압 전원 분배장치의 운영방법은 차량의 시동을 걸었을 때 배터리로부터 출력되는 펄스 고전압이 차량의 고전압 부품으로 전달되는 것을 방지할 수 있고, 차량 전체의 절연저항을 이용하여 차량의 노후 등을 원인으로 하는 누설에 의한 차량의 안전을 미연에 방지할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 전기 자동차의 고전압 계통의 예를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 고전압 전원 분배장치를 포함하는 차량의 고전압 계통의 구성을 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 고전압 전원 분배장치의 운영방법의 실시 예를 나타낸다.
도 4는 차량의 시동을 걸었을 때로부터 배터리의 출력 전압과 DC 링크 전압의 크기를 비교한 것이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 고전압 전원 분배장치를 포함하는 차량의 고전압 계통의 구성을 나타낸다.
도 2를 참조하면, 차량의 고전압 계통(200)은 배터리(110)에서 출력되는 전원을 고전압 부품(120~170) 즉 모터 인버터(120), 보기류 모터 인버터(130), LDC(140), 히터(150), 완속충전기(160) 및 급속충전기(170)에 분배하는 고전압 전원 분배장치(210)로 구성되며, 고전압 분배장치(210)의 동작은 제어부(260)에서 제어한다.
고전압 부품(120~170)은 전기 자동차에 일반적으로 사용되는 부품일 뿐만 아니라, 본 발명의 내용에도 포함되지 않으므로, 여기서는 자세하게 설명하지 않는다.
고전압 전원 분배장치(210)는 프리차지 모듈(220), 릴레이 모듈(230), 퓨즈 모듈(240) 및 절연저항 검출장치(250)를 포함한다.
프리차지 모듈(220)은 차량의 시동을 걸 때 배터리(110)에서 발생하는 고전압(고 전류)의 순간 전력이 고전압 부품(120~170)에 전달되는 것을 방지하는데 사용되는 회로이며, 프리차지 저항(221) 및 프리차지 릴레이(222)를 포함한다.
프리차지 저항(221)의 일단은 배터리(110)의 양의 단자(+)에 연결된다. 프리차지 릴레이(222)는 프리차지 저항(221)을 경유하여 인가되는 전력을 퓨즈모듈(240)에 전달한다. 프리차지 저항(221)의 저항값(resistance)은 배터리(110)에서 출력하는 저항 및 고전압 부품의 전기적인 특성에 따라 결정하거나, 후술하는 운영방법에 따라 결정하면 된다. 프리차지 릴레이(222)의 턴 온 및 턴 오프는 제어부(260)에서 조절하며, 턴 온 시간 및 턴 오프 시간도 후술하는 운영방법에서 설정하는 것에 따르게 될 것이다.
릴레이 모듈(230)은 제어부(260)의 제어에 따라 배터리(110)에서 생성된 전력을 퓨즈 모듈(240)과 4개의 고전압 부품(120~150) 중 적어도 하나에 전달하는 복수의 릴레이(231~234)를 포함한다.
제1릴레이(231)는 프리차지 모듈(220)과 병렬로 연결되어 배터리(110)의 양의 단자(+)를 퓨즈모듈(240)로 스위칭하고, 제2릴레이(232)는 배터리(110)의 양의 단자(+)를 완속충전기(160)로 스위칭하며, 제3릴레이(233)는 배터리(110)의 양의 단자(+)를 급속충전기(170)로 스위칭하고, 제4릴레이(234)는 배터리(110)의 음의 단자(-)를 고전압 부품(120~170)으로 스위칭한다.
퓨즈 모듈(240)은 프리차지 모듈(210)의 반대 단과 4개의 고전압 부품(120~150) 사이에 각각 연결되어 배터리(110)의 양의 단자(+)로부터 출력되는 전원의 크기가 설정된 값보다 클 경우에는 전원을 차단하는 기능을 수행하는 4개의 퓨즈(241~244)를 포함한다. 4개의 퓨즈(241~244)의 용량은 연결되는 고전압 부품(120~150)의 전기적 특성에 따라 다르게 설정된다.
절연저항 검출장치(250)는 배터리(110)의 양의 단자(+), 배터리(110)의 음의 단자(-) 및 차량의 접지(G)로부터 인가되는 전압 값을 이용하여 차량 전체의 절연저항 값을 계산하여 차량의 상태를 점검하는데 사용되는 정보를 제공한다. 배터리(110)의 음의 단자(-) 및 차량의 접지(G)로부터 인가되는 전압 값을 이용하여 차량 전체의 절연저항 값을 계산하는 절연저항 검출장치는 다양하게 공개되어 있으며, 절연저항 검출장치(250)의 구성은 본 발명의 핵심 아이디어가 아니고 공개되어 있는 것을 채용하게 될 것이므로, 여기서는 자세하게 설명하지 않는다.
도 3은 본 발명에 따른 고전압 전원 분배장치의 운영방법의 실시 예를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 고전압 전원 분배장치의 운영방법(300)은 차량의 시동단계에서의 점검단계(310) 및 차량의 시동이 켜진 상태에서의 점검단계(350)를 수행한다.
차량의 시동단계에서의 점검단계(310)에서는 릴레이 제1설정단계(311), 배터리 출력 전압 제1 비교단계(312), 프리차지 타임 경과 판단단계(313), 릴레이 제2설정단계(314), 배터리 출력 전압 제2 비교단계(315), 릴레이 제3설정단계(316) 및 시동처리단계(317)를 수행한다.
릴레이 제1설정단계(311)에서는 프리차지 모듈(220)을 구성하는 프리차지 릴레이(222)는 턴 온 시키고 제1릴레이(231)는 턴 오프 시킨다. 다시 말하면, 차량의 시동을 켜는 순간 배터리(110)로부터 출력되는 전원이 직접 퓨즈모듈(240)로 전달되지 않고 프리차지 모듈(220)을 경유하여 퓨즈모듈(240)로 전달되도록 하여 차량의 시동을 켜는 순간에 배터리(110)에서 발생하는 높은 서지 전압이 고전압 부품(120~150)으로 직접 전달되는 것을 방지하도록 한다.
배터리 출력 전압 제1 비교단계(312)에서는 배터리(110)로부터 출력되는 전압의 크기(V_bat)를 미리 설정한 DC 링크 전압(V_DC)의 크기와 비교하여, 배터리(110)로부터 공급되는 전원(V_bat)의 크기가 정상적인가를 판단한다. 본 발명에서는 측정된 배터리(110)의 출력 전압(V_bat)의 크기가 DC 링크 전압(V_DC) 즉 배터리(110)로부터 정상적으로 출력되어야 하는 전압(V_DC)의 크기의 90%와 비교할 것을 제안한다.
프리차지 타임 경과 판단단계(313)는, 배터리 출력 전압 제1 비교단계(312)에서 배터리(110)로부터 출력되는 전압의 크기(V_bat)가 미리 설정한 DC 링크 전압(V_DC)의 90%보다 적을 때(No)에 수행하는 것으로, 배터리 출력 전압 제1비교단계(312)의 비교 시간(t)이 미리 설정한 프리차지 타임(PC_t)을 경과 한 때 인가를 판단한다. 프리차지 타임 경과 판단단계(313)에서 배터리 출력 전압 제1비교단계(312)의 비교 시간(t)이 미리 설정한 프리차지 타임(PC_t)을 경과 하지 않았다고 판단한 때(No)에는 배터리 출력 전압 제1 비교단계(312)를 수행하도록 한다. 프리차지 타임 경과 판단단계(313)에서 배터리 출력 전압 제1비교단계(312)의 비교 시간(t)이 미리 설정한 프리차지 타임(PC_t)을 경과 하였다고 판단한 때(Yes)에는 프리차징에 문제가 있다는 것으로 판단하여 시동을 비정상적으로 종료(319)시키도록 한다.
프리차지 모듈(220)을 구성하는 프리차지 저항(221)의 저항값은, 예를 들면, 대형차량을 기준으로 할 때 200W(Watts), 100kΩ(Kilo-ohms) 정도를 사용하면 된다. 설치된 프리차지 저항(221)의 저항값에 따라 일정한 편차가 있기는 하지만, 차량의 시동을 켤 때 프리차지 저항에 차징(charging)되는 시간은 0.5초~1초이므로, 프리차지 타임(PC_t)은 3초~10초의 범위 내의 시간 중 하나로 설정하면 된다.
릴레이 제2설정단계(314)는, 배터리 출력 전압 제1 비교단계(312)에서 배터리(110)의 출력 전압(V_bat)의 크기가 DC 링크 전압(V_DC)의 크기의 90%와 같거나 클 경우(Yes)에 수행되며, 턴 오프 되어 있던 제1릴레이(231)를 턴 온 시킴으로써 배터리(110)의 양의 단자(+)가 퓨즈모듈(240)에 직접 연결되도록 한다. 이 순간에는 프리차지 릴레이(222)도 턴 온 되어 있으므로, 배터리(110)의 양의 단자(+)는 프리차지 모듈(220)과 제1릴레이(231)를 통해 퓨즈모듈(240)에 병렬로 연결된다.
배터리 출력 전압 제2 비교단계(315)에서는 프리차지 모듈(220)과 제1릴레이(231)를 통해 퓨즈모듈(240)에 병렬로 연결되는 배터리(110)의 양의 단자(+)에서 출력되는 전압의 크기가 DC 링크 전압(V_DC)의 크기와 동일한가를 모니터한다. 배터리(110)의 양의 단자(+)에서 출력되는 전압(V_bat)의 크기가 DC 링크 전압(V_DC)의 크기보다 작을 때(No)에는 배터리 출력 전압 제2 비교단계(315)를 계속해서 수행하도록 한다.
릴레이 제3설정단계(316)는 배터리(110)의 양의 단자(+)에서 출력되는 전압(V_bat)의 크기가 DC 링크 전압(V_DC)의 크기와 같거나 클 때(Yes) 수행하며, 프리차지 릴레이(222)를 턴 오프 시킨다. 릴레이 제3설정단계(316)를 종료하게 되면 배터리(110)의 양의 단자(+)가 퓨즈모듈(240)에 연결되는 경로 중 프리차지 모듈(220)을 경유하는 경로는 차단되게 되므로, 배터리(110)의 양의 단자(+)가 직접 퓨즈모듈(240)에 연결되는 경로만이 유효하게 될 것이다.
시동처리단계(317)에서는 프리차지 타임 경과 판단단계(313)의 판단 결과 및 릴레이 제3설정단계(316)의 처리 결과에 따라, 시동작업이 정상적으로 완료되었다는 결정하는 시동 정상완료 결정단계(318)와 시동작업이 비정상적인 것으로 판단되었으므로 시동작업을 종료하도록 하는 시동 비정상완료 결정단계(319)를 수행한다.
시동 정상완료 결정단계(318)는 릴레이 제3설정단계(316)를 수행한 후에 결정되는 것으로 후술하는 차량의 시동이 켜진 상태에서의 점검단계(350)를 수행할 수 있도록 한다. 반면에, 시동 비정상완료 결정단계(319)는 프리차지 타임 경과 판단단계(313)에서의 판단결과 차량에 시동을 걸었을 때 프리차징에 문제가 있어 차량의 시동 동작을 종료시키도록 하여야 한다고 판단하였을 때에 수행되는 것으로, 시동이 비정상적으로 완료되었다는 것을 차주에 통보하고 차량의 시동을 정지시킨다. 이후에는 차량의 소유자는 해당차량을 검사해야 할 것이다.
상술한 바와 같이, 시동 정상완료 결정단계(317)를 수행한 후에는 후술하는 차량의 시동이 켜진 상태에서의 점검단계(350)가 수행된다.
차량의 시동이 켜진 상태에서의 점검단계(350)에서는 절연저항 비교단계(351), 차량주행 여부 판단단계(352), 차량의 주행 중지 지시단계(353) 및 고전압차단단계(354)를 수행한다.
절연저항 비교단계(351)에서는 본 발명에 따른 고전압 전원 분배장치(210)를 구성하는 절연저항 검출장치(250)에서 측정한 측정절연저항(R_D)과 미리 설정한 기준절연저항(R_ref)을 비교한다. 비교결과 측정절연저항(R_D)의 크기가 기준절연저항(R_ref)에 비해 크거나 같을 때(Yes)에는 차량의 절연저항이 정상이라고 판단하고, 이후에는 절연저항 비교단계(351)를 실시간으로 연속하여 모니터링 하도록 한다.
차량주행 여부 판단단계(352)는 절연저항 비교단계(351)에서의 비교결과 측정절연저항(R_D)의 크기가 기준절연저항(R_ref) 보다 작아(Yes) 차량에 이상이 있다고 판단한 경우에 수행하며, 현재 차량이 도로를 주행중인가 아니면 정지 상태인가를 판단한다.
차량의 주행 중지 지시단계(353)는 차량주행 여부 판단단계(352)에서 차량이 현재 도로를 주행중이라고 판단한 경우(Yes)에 수행하며, 차량의 스피커(미도시) 또는 패널(미도시)을 통해 차량의 주행을 멈출 것을 지시한 후 차량 주행 여부 판단단계(352)를 수행하도록 한다.
고전압차단단계(354)에서는 차량운행 여부 판단단계(352)에서 차량이 현재 주행중이 아니고 정지 중이라고 판단한 경우(No)에 수행하며, 차량에 공급되고 있던 고전압을 차단한다. 여기서 고전압을 차단한다는 것은 제1릴레이(231) 및 제4릴레이(234) 중 적어도 하나를 턴 오프 시키는 것이 될 것이다.
도 4는 차량의 시동을 걸었을 때로부터 배터리의 출력 전압과 DC 링크 전압의 크기를 비교한 것이다.
도 4를 참조하면, 시동을 처음 걸었을 때(t=0)의 배터리의 출력 전압(V_bat)의 크기는 0(zero)이었는데 시간이 경과 함에 따라 서서히 증가하여 프리차지 타임(PC_t)이 다 되어갈 무렵에는 DC 링크 전압(V_DC)의 약 90%에 도달한다는 것을 알 수 있다. 차량의 시동이 정상적으로 동작하는 때에는 프리차지 타임(PC_t)에 제1릴레이(231)도 턴 온 되게 되며, 이후에는 배터리(110)의 출력 전압의 크기가 상승하여 DC 링크 전압(V_DC)의 크기와 동일하게 된다.
도 2에 도시된 제어부(260)는 도 2에 도시된 구성부품과 고전압 전원 분배장치의 동작을 제어하며, 도 3에 도시된 바와 같은 고전압 전원 분배장치의 운영과정도 제어한다. 제어부(260)는 별도로 구비하도록 할 수도 있지만, 차량의 메인 제어장치(미도시)에서 통합하는 것도 가능하다.
이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 기술자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방 가능함은 명백한 사실이다.
110: 배터리 120: 모터 인버터
130: 보기류 모터 인버터 140: LDC
150: 히터 160: 완속 충전기
170: 급속 충전기
200: 차량의 고전압 계통
210: 고전압 전원 분배장치
260: 제어부

Claims (3)

  1. 배터리에서 출력하는 전력을 복수의 고전압 부품으로 분배하는 기능을 수행하는 것으로,
    일 단이 상기 배터리의 양의 단자에 연결되는 프리차지 저항 및 일단이 상기 프리차지 저항의 반대 단에 연결된 프리차지 릴레이를 포함하는 프리차지 모듈;
    상기 배터리에서 생성된 전력을 스위칭하는 복수의 릴레이를 포함하는 릴레이 모듈;
    공통되는 일 단이 상기 프리차지 릴레이의 반대 단에 연결되고, 각각의 반대 단이 상기 복수의 고전압 부품에 각각 연결되는 복수의 퓨즈를 포함하는 퓨즈모듈;
    상기 배터리의 양의 단자, 상기 배터리의 음의 단자 및 차량의 접지(G)로부터 인가되는 전압 값을 이용하여 차량 전체의 절연저항 값을 계산하여 차량의 상태를 점검하는데 사용되는 정보를 제공하는 절연저항 검출장치; 및
    상기 프리차지 모듈을 구성하는 프리차지 릴레이 및 상기 릴레이 모듈을 구성하는 복수의 릴레이의 온 오프 동작을 제어하는 제어부; 를
    포함하며,
    상기 릴레이 모듈은,
    상기 배터리의 양의 단자를 상기 퓨즈모듈로 스위칭하는 제1릴레이;
    상기 배터리의 양의 단자를 복수의 고전압 부품 중 완속 충전기의 양의 단자로 스위칭하는 제2릴레이;
    상기 배터리의 양의 단자를 복수의 고전압 부품 중 급속 충전기의 양의 단자로 스위칭하는 제3릴레이; 및
    상기 배터리의 음의 단자를 복수의 고전압 부품의 음의 단자로 스위칭하는 제4릴레이; 를
    포함하는 것을 특징으로 하는 고전압 전원 분배장치.
  2. 제1항에 기재된 상기 고전압 전원 분배장치를 운영하는 방법에 관한 것으로,
    차량의 시동단계에서의 점검단계 및
    차량의 시동이 켜진 상태에서의 점검단계를 수행하며,
    상기 차량의 시동단계에서의 점검단계에서는,
    상기 프리차지 릴레이는 턴 온 시키고 상기 제1릴레이는 턴 오프 시키는 릴레이 제1설정단계;
    상기 배터리로부터 출력되는 전압의 크기를 미리 설정한 DC 링크 전압의 크기와 비교하는 배터리 출력 전압 제1 비교단계;
    상기 배터리 출력 전압 제1 비교단계에서 상기 배터리로부터 출력되는 전압의 크기가 상기 DC 링크 전압의 90%보다 적을 때에 수행하며, 상기 배터리 출력 전압 제1비교단계의 비교 시간이 미리 설정한 프리차지 타임을 경과 한 때 인가를 판단하여, 경과 하지 않았다고 판단한 때에는 상기 배터리 출력 전압 제1 비교단계를 수행하도록 하는 프리차지 타임 경과 판단단계;
    상기 배터리 출력 전압 제1 비교단계에서 상기 배터리의 출력 전압의 크기가 상기 DC 링크 전압의 크기의 90%와 같거나 클 경우에 수행되며, 턴 오프 되어 있던 상기 제1릴레이를 턴 온 시키는 릴레이 제2설정단계;
    상기 배터리의 양의 단자에서 출력되는 전압의 크기가 상기 DC 링크 전압의 크기와 동일한가를 모니터하여, 상기 배터리의 양의 단자에서 출력되는 전압의 크기가 상기 DC 링크 전압의 크기보다 작을 때에는 상기 배터리 출력 전압 제2 비교단계를 수행하도록 하는 배터리 출력 전압 제2 비교단계;
    상기 배터리의 양의 단자에서 출력되는 전압의 크기가 상기 DC 링크 전압의 크기와 같거나 클 때 수행하며, 상기 프리차지 릴레이를 턴 오프 시키는 릴레이 제3설정단계; 및
    상기 릴레이 제3설정단계를 수행한 후에 결정되며 차량의 시동이 정상적으로 이루어졌다는 것으로 결정하는 시동 정상완료 결정단계 및 상기 프리차지 타임 경과 판단단계에서 차량에 시동을 걸었을 때 프리차징에 문제가 있어 차량의 시동 동작을 종료시키도록 하여야 한다고 판단하였을 때에 수행되는 것으로, 시동이 비정상적으로 완료되었다는 것을 차주에 통보하고 차량의 시동을 정지시키는 시동 비정상완료 결정단계를 포함하는 시동처리단계; 를 수행하는 것을
    특징으로 하는 고전압 전원 분배장치의 운영방법.
  3. 제2항에서, 상기 차량의 시동이 켜진 상태에서의 점검단계에서는,
    상기 절연저항 검출장치에서 측정한 측정절연저항과 미리 설정한 기준절연저항을 비교하는 절연저항 비교단계;
    상기 절연저항 비교단계에서의 비교결과 상기 측정절연저항의 크기가 상기 기준절연저항보다 작아 차량에 이상이 있다고 판단한 경우에 수행하며, 현재 차량이 도로를 주행 중인가 아니면 정지 상태인가를 판단하는 차량주행 여부 판단단계;
    상기 차량주행 여부 판단단계에서 차량이 현재 도로를 주행중이라고 판단한 경우에 수행하며, 차량의 스피커 또는 패널을 통해 차량의 주행을 멈출 것을 지시한 후 상기 차량 주행 여부 판단단계를 수행하도록 하는 차량의 주행 중지 지시단계; 및
    상기 차량주행 여부 판단단계에서 차량이 현재 주행중이 아니고 정지 중이라고 판단한 경우에 수행하며, 차량에 공급되고 있던 고전압을 차단하는 고전압차단단계; 를 수행하며,
    상기 절연저항 비교단계의 비교결과 상기 측정절연저항의 크기가 상기 기준절연저항에 비해 크거나 같다 판단한 때에는 상기 절연저항 비교단계를 재수행하도록 하고,
    상기 고전압차단단계에서는, 상기 제1릴레이 및 상기 제4릴레이 중 적어도 하나를 턴 오프 시키는 것을 특징으로 하는 고전압 전원 분배장치의 운영방법.
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