KR102044737B1 - 릴레이 제어 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 릴레이 제어 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양극 및 음극 단자를 갖는 배터리 팩, 상기 배터리 팩의 양극 단자와 부하의 일단인 제 1 노드 사이에 양단이 연결되는 제 1 메인 릴레이, 상기 배터리 팩의 음극 단자와 부하의 타단인 제 2 노드 사이에 양단이 연결되는 제 2 메인 릴레이, 상기 제 2 메인 릴레이에 병렬로 연결되며, 제 1 프리차지 저항과 제 1 프리차지 릴레이가 직렬 회로로 구성되어 이루어지는 제 1 프리차지부, 상기 제 1 메인 릴레이에 병렬로 연결되며, 제 2 프리차지 저항과 제 2 프리차지 릴레이가 직렬 회로로 구성되어 이루어지는 제 2 프리차지부 및 상기 제 1 노드와 제 2 노드에 양단이 연결되며, 상기 부하에서 인가되는 전압을 출력 단자를 통해 출력하는 연산 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 릴레이 제어 시스템에 관한 것이다.

Description

릴레이 제어 시스템 및 그 제어 방법 {Relay control system and control method}
본 발명은 릴레이 제어 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 직류 전원을 사용하는 2차 전지 배터리 부에서 배터리 부가 동작되는 동안 실시간으로 릴레이를 통해 흐르는 전압을 측정함으로써, 예상치 못한 환경에 의한 릴레이의 회복 불가능한 고장 즉, 릴레이의 융착 여부를 판단할 수 있는 릴레이의 제어 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
전기자동차(HEV, PHEV, BEV 등)는 기존의 내연기관과 달리, 전기를 주동력 또는 보조동력으로 사용하며, 이를 위해 고전압 배터리가 탑재되어 사용되고 있다. 이때, 배터리 관리 시스템(BMS, Battery Management System)은 상기 고전압 배터리의 잔존 에너지량(SOC, State Of Charge)을 측정하는 등 메인 배터리를 전반적으로 관리하는 제어기이다. 이러한 배터리 관리 시스템은 하이브리드 컨트롤 유닛(HCU, Hybrid Control Unit), 모터 컨트롤 유닛(MCU, Motor Control Unit) 및 제너레이터 컨트롤 유닛(GCU, Generator Control Unit) 등과 CAN 통신을 하여 차량의 구동 및 제어에 필요한 전압이 메인 배터리로부터 차량의 각 부품으로 공급될 수 있도록 한다.
또한, 배터리 관리 시스템은 필요한 경우에 메인 릴레이를 오프시킴으로써 메인 배터리를 보호하거나 메인 배터리로부터 차량의 각 부품으로 전압이 공급되는 것을 차단할 수 있으며, 배터리 관리 시스템이 독자적으로 메인 배터리의 보호가 필요하다고 판단되는 경우, 또는 다른 제어기들의 요청이 있는 경우, 메인 릴레이를 오프시켜 메인 배터리로부터 전압이 차량의 각 부품으로 공급되는 것을 차단할 수 있다.
하지만, 각 제어기들(HCU, MCU 및 GCU 등)은 서로 메인 릴레이를 오프시키라는 요청 신호를 공유하지 않고 있기 때문에, 각 제어기들이 배터리 관리 시스템에 메인 릴레이를 오프시키라는 요청을 한 것을 알 수가 없다. 예를 들어, HCU가 메인 릴레이와 관련한 작동 중에 MCU가 배터리 관리 시스템에 메인 릴레이를 오프시키라는 요청을 하는 경우, 메인 릴레이는 MCU의 요청에 의해 오프됨에도 불구하고 HCU가 작동 중이어서 메인 릴레이에 전류가 공급되므로 메인 릴레이가 융착될 수 있다.
메인 릴레이의 융착으로 인해, 배터리 관리 시스템은 메인 배터리의 잔존 에너지량 등을 관리하지 못하므로 메인 배터리의 과충방전이 야기될 수 있으며, 이러한 메인 배터리의 과충방전은 배터리의 폭발 및 운전자 감전의 위험을 야기할 수 있다.
유럽 공개 특허 EP02361819 (공개일자 2011.08.31.)
본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 메인 릴레이를 온 하기 전인 프리차징(Pre-Charging) 기간 이전에, 메인 릴레이의 융착 여부를 알 수 있도록 하여, 배터리 관리 시스템의 안정성을 크게 향상시킬 수 있는 릴레이 제어 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 릴레이 제어 시스템은, 양극 및 음극 단자를 갖는 배터리 팩, 상기 배터리 팩의 양극 단자와 부하의 일단인 제 1 노드 사이에 양단이 연결되는 제 1 메인 릴레이, 상기 배터리 팩의 음극 단자와 부하의 타단인 제 2 노드 사이에 양단이 연결되는 제 2 메인 릴레이, 상기 제 2 메인 릴레이에 병렬로 연결되며, 제 1 프리차지 저항과 제 1 프리차지 릴레이가 직렬 회로로 구성되어 이루어지는 제 1 프리차지부, 상기 제 1 메인 릴레이에 병렬로 연결되며, 제 2 프리차지 저항과 제 2 프리차지 릴레이가 직렬 회로로 구성되어 이루어지는 제 2 프리차지부 및 상기 제 1 노드와 제 2 노드에 양단이 연결되며, 상기 부하에서 인가되는 전압을 출력 단자를 통해 출력하는 연산 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 릴레이 제어 시스템은 상기 제 1 메인 릴레이 또는 제 2 프리차지 릴레이를 온 시키기 전에 상기 제 1 프리차지 릴레이를 온 시키며, 연산 증폭기로부터 출력되는 전압값에 따라, 상기 제 1 메인 릴레이 또는 제 2 프리차지 릴레이의 융착 여부가 판단되는 것을 특징으로 한다.
상기 릴레이 제어 시스템은 상기 제 1 프리차지 릴레이를 오프시킨 후 또는 제 2 메인 릴레이를 온 시키기 전에 상기 제 2 프리차지 릴레이를 온 시키며, 연산 증폭기로부터 출력되는 전압값에 따라, 상기 제 2 메인 릴레이 또는 제 1 프리차지 릴레이의 융착 여부가 판단되는 것을 특징으로 한다.
상기 배터리 팩은 하이브리드 또는 순수전기 차량의 동력용 배터리 중 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 일실시예에 따른 릴레이 제어 방법은, 제 1 메인 릴레이, 제 2 메인 릴레이, 연산 증폭기, 제 1 프리차지 릴레이와 제 1 프리차지 저항을 포함하는 제 1 프리차지부 및 제 2 프리차지 릴레이와 제 2 프리차지 저항을 포함하는 제 2 프리차지부를 포함하여 구성되는 릴레이 제어 방법에 있어서, 상기 제 1 메인 릴레이 또는 제 2 프리차지 릴레이를 온 시키기 전에 상기 프리차지 릴레이가 온 되는 단계, 상기 연산 증폭기로부터 출력되는 전압값을 측정하는 단계; 및 측정된 상기 전압값에 따라, 상기 제 1 메인 릴레이 또는 제 2 프리차지 릴레이의 융착 여부가 판단되는 단계를 포함하여 이루어진다.
상기 릴레이 제어 방법은 상기 제 1 프리차지 릴레이가 온 되는 단계, 소정 시간이 지난 후, 상기 연산 증폭기에서 부하에서 인가되는 전압값을 측정하는 제 1 전압 측정 단계, 상기 제 1 전압 측정 단계에서 측정된 전압값이 기설정된 임계값을 초과하는지 판단하는 제 1 판단 단계, 상기 제 1 판단 단계의 판단 결과에 따라, 상기 제 1 전압 측정 단계에서 측정된 전압값이 기설정된 임계값을 초과할 경우, 를 초과하는지 판단하는 제 2 판단 단계 및 상기 제 2 판단 단계의 판단 결과에 따라, 상기 제 1 전압 측정 단계에서 측정된 전압값이 VT1를 초과할 경우, 상기 제 1 메인 릴레이의 융착 여부를 확인하는 제 1 확인 단계를 포함하여 이루어진다.
상기 제 1 판단 단계는 상기 제 1 판단 단계의 판단 결과에 따라, 상기 제 1 전압 측정 단계에서 측정된 전압값이 기설정된 임계값 미만일 경우, 상기 제 1 프리차지 릴레이가 오프되는 단계를 더 포함하여 이루어진다.
상기 제 2 판단 단계는 상기 제 2 판단 단계의 판단 결과에 따라, 상기 제 1 전압 측정 단계에서 측정된 전압값이 VT1미만일 경우, 상기 제 2 프리차지 릴레이의 융착 여부를 확인하는 제 2 확인 단계를 더 포함하여 이루어진다.
상기 릴레이 제어 방법은 상기 제 2 메인 릴레이가 온 되기 전 또는 상기 제 1 프리차지 릴레이가 오프된 후에 상기 제 2 프리차지 릴레이가 온 되는 단계, 상기 연산 증폭기로부터 출력되는 전압값을 측정하는 단계 및 측정된 상기 전압값에 따라, 상기 제 2 메인 릴레이 또는 제 1 프리차지 릴레이의 융착 여부가 판단되는 단계를 더 포함하여 이루어진다.
상기 릴레이 제어 방법은 상기 제 2 프리차지 릴레이가 온 되는 단계, 상기 소정 시간이 지난 후, 상기 연산 증폭기에서 부하에서 인가되는 전압값을 측정하는 제 2 전압 측정 단계, 상기 제 2 전압 측정 단계에서 측정된 전압값이 기설정된 임계값을 초과하는지 판단하는 제 3 판단 단계, 상기 제 3 판단 단계의 판단 결과에 따라, 상기 제 2 전압 측정 단계에서 측정된 전압값이 기설정된 임계값을 초과할 경우, VT2를 초과하는지 판단하는 제 4 판단 단계, 상기 제 4 판단 단계의 판단 결과에 따라, 상기 제 2 전압 측정 단계에서 측정된 VT2를 초과할 경우, 상기 제 2 메인 릴레이의 융착 여부를 확인하는 제 3 확인 단계, 상기 3 판단 단계의 판단 결과에 따라, 상기 제 2 전압 측정 단계에서 측정된 전압값이 기설정된 임계값 미만일 경우, 상기 제 2 메인 릴레이가 온 되는 단계, 상기 제 1 메인 릴레이가 온 되는 단계 및 상기 제 2 프리차지 릴레이가 오프 되는 단계를 포함하여 이루어진다.
상기 제 4 판단 단계는 상기 제 4 판단 단계의 판단 결과에 따라, 상기 제 2 전압 측정 단계에서 측정된 전압값이 VT2미만일 경우, 상기 제 1 프리차지 릴레이의 융착 여부를 확인하는 제 4 확인 단계를 더 포함하여 이루어진다.
상기 소정 시간은 상기 부하의 양단을 접속하는 캐패시터가 상기 제 1 프리차지 릴레이 또는 제 2 프리차지 릴레이를 통해 흐르는 전류에 의해 일정 수준 이상으로 충전되는데 걸리는 시간인 것을 특징으로 한다.
상기 기설정된 임계값은 상기 부하에서 인가되는 최대 전압값의 5% 이내로 설정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 릴레이 제어 시스템에 따르면, 제 1 메인 릴레이를 온 하기 전인, 프리차징(Pre-Charging) 기간 이전에, 제 1 메인 릴레이 또는 제 2 메인 릴레이의 융착 여부를 알 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 정확한 제 1 메인 릴레이 및 제 2 메인 릴레이의 융착 여부를 알 수 있으므로, 배터리 관리 시스템의 안정성을 크게 향상 시킬수 있으며, 프리차징을 배터리 팩의 양극 단자 및 음극 단자 모두에 할 수 있는 장점을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 릴레이 제어 시스템에 대해 간략하게 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 릴레이 제어 방법에 대해 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 릴레이 제어 방법에 대해 나타낸 순서도이다.
이하 첨부한 도면들을 참고하여 본 발명의 릴레이 제어 시스템을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 아래 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 릴레이 제어 시스템의 구성에 대해 간략하게 도시한 도면이다. 도 1을 참조로 하여 본 발명의 일실시예에 따른 릴레이 제어 시스템의 구성에 대해 상세하게 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 릴레이 제어 시스템은 배터리 팩(10), 제 1 메인 릴레이(20), 제 2 메인 릴레이(30), 제 1 프리차지부(40, 41), 제 2 프리차지부(50, 51) 및 연산 증폭기(60)를 포함하여 이루어질 수 있다.
배터리 팩(10)은 양극 및 음극 단자를 갖는 고전압 배터리가 직렬로 연결되어 이루어질 수 있으며, 본 발명에 따른 배터리 팩(10)은 하이브리드 또는 순수전기 차량의 동력용 배터리로 구성될 수 있다. 배터리 관리 시스템(BMS, Battery Management System)에 정해진 로직에 따라, 배터리 팩(10)로부터 차량 각 부품으로 전압이 공급되거나 차단될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 릴레이 제어 시스템도 배터리 관리 시스템의 한 로직에 해당될 수 있으며, 릴레이 제어 시스템에 의해서, 메인 릴레이 즉, 제 1 메인 릴레이 및 제 2 메인 릴레이의 융착 여부를 확인할 수 있다. 이를 통해, 배터리 관리 시스템에서 원활하게 메인 배터리, 즉, 배터리 팩(10)을 관리 할 수 있다.
제 1 메인 릴레이(20)는 배터리 팩(10)의 양극 단자와 부하의 일단인 제 1 노드(70) 사이에 그 양단이 연결될 수 있으며, 제 2 메인 릴레이(30)는 배터리 팩(10)의 음극 단자와 부하의 타단인 제 2 노트(80) 사이에 그 양단이 연결될 수 있다. 배터리 관리 시스템은 필요한 경우에 제 1 메인 릴레이(20) 및 제 2 메인 릴레이(30)을 오프시킴으로써 배터리 팩(10)을 보호할 수 있으며, 또한, 배터리 팩(10)으로부터 차량의 각 부품으로 전압이 공급되는 것을 차단할 수 있다.
제 1 프리차지부는 제 2 메인 릴레이(30)에 병렬로 연결되며, 제 1 프리차지 저항(41)과 제 1 프리차지 릴레이(40)가 직렬 회로로 구성되어 이루어질 수 있다. 제 1 메인 릴레이(20) 또는 제 2 프리차지 릴레이(50)를 온 시키기 전에 제 1 프리차지 릴레이(40)를 온 시킴으로써, 상기 제 1 메인 릴레이(20) 또는 제 2 프리차지 릴레이(50)의 융착 여부를 판단 할 수 있으며, 연산 증폭기(60)로부터 출력되는 부하로 인가되는 전압을 통해서 판단 할 수 있다.
또한, 제 2 프리차지부는 제 1 메인 릴레이(20)에 병렬로 연결되며, 제 2 프리차지 저항(51)과 제 2 프리차지 릴레이(50)가 직렬 회로로 구성되어 이루어질 수 있다. 제 2 메인 릴레이(30)를 온 시키기 전 또는 제 1 프리차지 릴레이(40)를 오프시킨 후에 제 2 프리차지 릴레이(50)를 온 시킴으로써, 상기 제 2 메인 릴레이(30) 또는 제 1 프리차지 릴레이(40)의 융착 여부를 판단 할 수 있다. 제 2 프리차지부 또한, 연산 증폭기(60)로부터 출력되는 부하로 인가되는 전압을 통해서 판단할 수 있다.
더불어, 제 1 프리차지부 또는 제 2 프리차지부는 배터리 팩(10)으로부터 출력되는 전류가 제 1 메인 릴레이(20) 또는 제 2 메인 릴레이(30)에 인가되지 전에 프리차지(Pre-Charge) 되도록 하는 것이며, 이를 통해, 제 1 메인 릴레이(20) 또는 제 2 메인 릴레이(30)에 바로 접속시 발생할 수 있는 아크 방전(Arc Discharge)을 방지하여 회로의 안정성을 확보할 수 있으며, 또한, 돌입 전류(Inrush Current)에 의해서 제 1 메인 릴레이(20) 또는 제 2 메인 릴레이(30)가 융착될 위험을 방지 할 수 있다.
연산 증폭기(60)는 부하의 일단인 제 1 노드(70)와 타단인 제 2 노드(80)에 그 양단이 연결될 수 있으며, 부하로 인가되는 전압을 출력 단자를 통해서 출력할 수 있다. 이때, 연산 증폭기(60)를 통해서 출력되는 전압은 제 1 프리차지 릴레이(40) 또는 제 2 프리차지 릴레이(50)를 온 시킨 후, 일정 시간이 지난 후 전압값을 측정할 수 있으며, 일정시간이란, 부하의 양단에 접속하는 캐패시터(미도시)가 제 1 프리차지 릴레이(40) 또는 제 2 프리차지 릴레이(50)를 통해서 흐르는 전류에 의해 일정 수준 이상으로 충전, 즉, 프리차지되는데 걸리는 시간을 의미할 수 있다.
즉, 다시 말하자면, 제 1 프리차지 릴레이(40)를 온 시킨 뒤, 일정 시간이 지난 후, 연산 증폭기(60)를 통해서 출력되는 부하 회로의 전압값에 따라, 제 1 메인 릴레이(20)와 제 2 프리차지 릴레이(50)의 융착 여부를 알 수 있다.
또한, 제 2 프리차지 릴레이(50)를 온 시킨 뒤, 일정 시간이 지난 후, 연산 증폭기(60)를 통해서 출력되는 부하 회로의 전압값에 따라, 제 2 메인 릴레이(30)와 제 1 프리차지 릴레이(20)의 융착 여부를 알 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 릴레이 제어 방법을 나타낸 순서도이다. 도 2를 참조로 하여 본 발명의 실시예에 따른 릴레이 제어 방법에 대해 상세하게 설명한다.
본 발명의 일실시예에 따른 릴레이 제어 방벙은 배터리 팩(10), 제 1 메인 릴레이(20), 제 2 메인 릴레이(30), 제 1 프리차지부(40, 41), 제 2 프리차지부(50, 51) 및 연산 증폭기(60)를 포함하여 구성되는 릴레이 제어 시스템의 제어 방법이 바람직하다.
간략히 말하자면, 제 1 메인 릴레이(20)와 제 2 프리차지 릴레이(50)를 온 시키기 전에, 제 1 프리차지 릴레이(40)를 온 시키고, 이를 통해서 연산 증폭기(60)로부터 출력되는 전압값에 따라, 제 1 메인 릴레이(20) 또는 제 2 프리차지 릴레이(50)의 융착 여부를 판단할 수 있다.
또한, 제 2 메인 릴레이(30)를 온 시키기 전, 제 1 프리차지 릴레이(40)를 오프시킨 후에, 제 2 프리차지 릴레이(50)를 온 시키며, 이를 통해서 연산 증폭기(60)로부터 출력되는 전압값에 따라, 제 2 메인 릴레이(30) 또는 제 1 프리차지 릴레이(40)의 융착 여부를 판단할 수 있다.
본 발명에 따른 릴레이 제어 방법은, 상세하게는, 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 메인 릴레이(20)와 제 2 프리차지 릴레이(50)를 온 시키기 전에 제 1 프리차지 릴레이(40)를 온 시킬 수 있다.(S210)
제 1 전압 측정 단계(S220)는 제 1 프리차지 릴레이(40)를 온 시킨 후, 소정 시간이 흐른 뒤, 연산 증폭기(260)에서 부하에서 인가되는 전압값을 측정할 수 있다. 이때, 측정된 전압값을 VR이라 할 수 있다. 또한, 소정 시간이란, 부하의 양단에 접속하는 캐패시터(미도시)가 제 1 프리차지 릴레이(40)를 통해 흐르는 전류에 의해 일정 수준 이상으로 충전되는데 걸리는 시간을 의미할 수 있다.
제 1 판단 단계(S230)는 제 1 전압 측정 단계(S220)에서 측정된 전압값이 0V를 초과하는지 판단할 수 있다.
제 2 판단 단계(S240)는 제 1 판단 단계(S230)를 통해서 판단된 결과에 따라, 측정된 전압값, 즉, VR이 0V를 초과할 경우, VT1을 초과하는지 판단할 수 있다. 이때, VT1란, 제 1 프리차지 저항(41)과 캐패시터 및 제 1 프리차지 릴레이(40)의 온 시간, 즉, 소정 시간을 이용하여 설정할 수 있다.
이 때, 소정 시간이란, 약 2.33 R1(제 1 프리차지 저항값) C(부하에 연결되어 있는 캐패시터값)이 되며, 본 발명의 일 실시예에 따를 경우, 측정된 전압값 즉, 소정 시간 이후의 VT1은 약 0.9 Vpack(배터리 팩의 전압)이 될 수 있다.
제 1 확인 단계(S241)는 제 2 판단 단계(S240)를 통해서 판단된 결과에 따라, 측정된 전압값, 즉, VR이 VT1을 초과하는 경우, 제 1 메인 릴레이(20)의 융착 여부를 확인 할 수 있다.
이 때, 제 2 확인 단계(S242)는 제 2 판단 단계(S240)를 통해서 판단된 결과에 따라, 측정된 전압값, 즉, VR이 0V보다는 크지만, VT1미만일 경우, 제 2 프리차지 릴레이(50)의 융착 여부를 확인 할 수 있다.
또한, 제 1 판단 단계(S230)를 통해서 판단된 결과에 따라, 제 1 전압 측정 단계(S220)를 통해서 측정된 전압값이 기설정된 임계값 미만일 경우, 제 1 프리차지 릴레이(40)를 오프시킬 수 있다.(S250)
이 때, 미리설정된임계값으로는, 상기 부하에서 인가되는 최대 범위의 전압값에서 센싱 오차를 감안하여 설정할 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 기설정된 임계값은 5% 이내로 설정한다. 이는 본 발명의 일 실시예에 불과하다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 프리차지 릴레이(40)를 오프 시킨 후 또는 제 2 메인 릴레이(30)를 온 시키기 전에, 제 2 프리차지 릴레이(50)를 온 시킬수 있다.(S310)
제 2 전압 측정 단계(S320)는 제 2 프리차지 릴레이(50)를 온 시킨 후, 소정 시간이 흐른 뒤, 연산 증폭기(260)에서 부하에서 인가되는 전압값을 측정할 수 있다. 이때, 측정된 전압값을 VR이라 할 수 있다. 또한, 소정 시간이란, 부하의 양단에 접속하는 캐패시터(미도시)가 제 2 프리차지 릴레이(50)를 통해 흐르는 전류에 의해 일정 수준 이상으로 충전되는데 걸리는 시간을 의미할 수 있다.
제 3 판단 단계(S330)는 제 2 전압 측정 단계(S320)에서 측정된 전압값이 0V를 초과하는지 판단할 수 있다.
제 4 판단 단계(S340)는 제 3 판단 단계(S330)를 통해서 판단된 결과에 따라, 측정된 전압값, 즉, VR이 0V를 초과할 경우, VT2을 초과하는지 판단할 수 있다. 이때, VT2란, 제 2 프리차지 저항(51)과 캐패시터 및 제 2 프리차지 릴레이(50)의 온 시간, 즉, 소정 시간을 이용하여 설정할 수 있다.
이 때, 소정 시간이란, 약 2.33 R2(제 2 프리차지 저항값) C(부하에 연결되어 있는 캐패시터값)이 되며, 본 발명의 일 실시예에 따를 경우, 측정된 전압값 즉, 소정 시간 이후의 VT2는 약 0.9 Vpack(배터리 팩의 전압)이 될 수 있다.
제 3 확인 단계(S341)는 제 4 판단 단계(S340)를 통해서 판단된 결과에 따라, 측정된 전압값, 즉, VR이 VT2를 초과하는 경우, 제 2 메인 릴레이(30)의 융착 여부를 확인 할 수 있다.
이 때, 제 4 확인 단계(S342)는 제 4 판단 단계(S340)를 통해서 판단된 결과에 따라, 측정된 전압값, 즉, VR이 0V보다는 크지만, VT2미만일 경우, 제 1 프리차지 릴레이(40)의 융착 여부를 확인 할 수 있다.
또한, 제 3 판단 단계(S330)를 통해서 판단된 결과에 따라, 제 2 전압 측정 단계(S320)를 통해서 측정된 전압값이 기설정된 임계값 미만일 경우, 제 2 메인 릴레이(30)를 온 시킬수 있다.(S350) 이 때, 미리설정된임계값으로는, 상기 부하에서 인가되는 최대 범위의 전압값에서 센싱 오차를 감안하여 설정할 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 기설정된 임계값은 5% 이내로 설정한다. 이는 본 발명의 일 실시예에 불과하다.
이어서, 제 1 메인 릴레이(20)를 온 시킬 수 있으며,(S360) 제 2 프리차리 릴레이(50)를 오프시킬 수 있다.(S370)
즉, 다시 말하자면, 제 1 프리차지 릴레이(40)를 온 시킨 후, 연산 증폭기(60)를 통해서 출력되는 전압값의 비교를 통해서, 제 1 메인 릴레이(20) 또는 제 2 프리차지 릴레이(50)의 융착 여부를 판단할 수 있으며, 또한, 제 2 프리차지 릴레이(50)를 온 시킨 후, 연산 증폭기(60)를 통해서 출력되는 전압값의 비교를 통해서, 제 2 메인 릴레이(30) 또는 제 1 프리차지 릴레이(40)의 융착 여부를 판단할 수 있다. 이를 통해, 이미 융착되어 있는 제 1 메인 릴레이(20)로 인해, 이를 감지하지 못한 상태에서 제 2 메인 릴레이(30)를 동작시 나타날 수 있는 돌입 전류(Inrush current)에 의한 추가 융착을 방지할 수 있으며, 배터리 관리 시스템의 안정성을 크게 향상시킬수 있으며, 제 1 메인 릴레이(20)와 제 2 메인 릴레이(30) 모두에 별도의 프리차지부를 구성할 수도 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것 일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허 청구 범위뿐 아니라 이 특허 청구 범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10 : 배터리 팩
20 : 제 1 메인 릴레이
30 : 제 2 메인 릴레이
40 : 제 1 프리차지 릴레이 41 : 제 1 프리차지 저항
50 : 제 2 프리차지 릴레이 51 : 제 2 프리차지 저항
60 : 연산 증폭기
70 : 제 1 노드
80 : 제 2 노드

Claims (13)

  1. 양극 및 음극 단자를 갖는 배터리 팩;
    상기 배터리 팩의 양극 단자와 부하의 일단인 제 1 노드 사이에 양단이 연결되는 제 1 메인 릴레이;
    상기 배터리 팩의 음극 단자와 부하의 타단인 제 2 노드 사이에 양단이 연결되는 제 2 메인 릴레이;
    상기 제 2 메인 릴레이에 병렬로 연결되며, 제 1 프리차지 저항과 제 1 프리차지 릴레이가 직렬 회로로 구성되어 이루어지는 제 1 프리차지부;
    상기 제 1 메인 릴레이에 병렬로 연결되며, 제 2 프리차지 저항과 제 2 프리차지 릴레이가 직렬 회로로 구성되어 이루어지는 제 2 프리차지부; 및
    상기 제 1 노드와 제 2 노드에 양단이 연결되며, 상기 부하에서 인가되는 전압을 출력 단자를 통해 출력하는 연산 증폭기;
    를 포함하고,
    상기 제 1 메인 릴레이 또는 제 2 프리차지 릴레이를 온 시키기 전에 상기 제 1 프리차지 릴레이를 온 시키며,
    연산 증폭기로부터 출력되는 전압값에 따라, 상기 제 1 메인 릴레이 또는 제 2 프리차지 릴레이의 융착 여부가 판단되거나,
    상기 제 1 프리차지 릴레이를 오프시킨 후 또는 제 2 메인 릴레이를 온 시키기 전에 상기 제 2 프리차지 릴레이를 온 시키며,
    연산 증폭기로부터 출력되는 전압값에 따라, 상기 제 2 메인 릴레이 또는 제 1 프리차지 릴레이의 융착 여부가 판단되는 것을 특징으로 하는 릴레이 제어 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 배터리 팩은
    하이브리드 또는 순수전기 차량의 동력용 배터리 중 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 릴레이 제어 시스템.
  5. 제 1 메인 릴레이, 제 2 메인 릴레이, 연산 증폭기, 제 1 프리차지 릴레이와 제 1 프리차지 저항을 포함하는 제 1 프리차지부 및 제 2 프리차지 릴레이와 제 2 프리차지 저항을 포함하는 제 2 프리차지부를 포함하여 구성되는 릴레이 제어 방법에 있어서,
    상기 제 1 메인 릴레이 또는 제 2 프리차지 릴레이를 온 시키기 전에 상기 제 1 프리차지 릴레이가 온 되는 단계;
    소정 시간이 지난 후, 상기 연산 증폭기에서 부하에서 인가되는 전압값을 측정하는 제 1 전압 측정 단계;
    상기 제 1 전압 측정 단계에서 측정된 전압값이기설정된임계값을 초과하는지 판단하는 제 1 판단 단계;
    상기 제 1 판단 단계의 판단 결과에 따라, 상기 제 1 전압 측정 단계에서 측정된 전압값이기설정된임계값을 초과할 경우, VT1를 초과하는지 판단하는 제 2 판단 단계; 및
    상기 제 2 판단 단계의 판단 결과에 따라, 상기 제 1 전압 측정 단계에서 측정된 전압값이VT1를 초과할 경우, 상기 제 1 메인 릴레이의 융착 여부를 확인하는 제 1 확인 단계;
    상기 제 2 판단 단계의 판단 결과에 따라, 상기 제 1 전압 측정 단계에서 측정된 전압값이VT1미만일 경우, 상기 제 2 프리차지 릴레이의 융착 여부를 확인하는 제 2 확인 단계를 포함하거나,
    상기 제 2 프리차지 릴레이가 온 되는 단계;
    상기 소정 시간이 지난 후, 상기 연산 증폭기에서 부하에서 인가되는 전압값을 측정하는 제 2 전압 측정 단계;
    상기 제 2 전압 측정 단계에서 측정된 전압값이 기설정된 임계값을 초과하는지 판단하는 제 3 판단 단계;
    상기 제 3 판단 단계의 판단 결과에 따라, 상기 제 2 전압 측정 단계에서 측정된 전압값이 기설정된 임계값을 초과할 경우, VT2를 초과하는지 판단하는 제 4 판단 단계;
    상기 제 4 판단단계의 판단결과에 따라, 상기 제 2 전압 측정 단계에서 측정된 VT2를 초과할 경우, 상기 제 2 메인 릴레이의 융착 여부를 확인하는 제 3 확인 단계;
    상기 제 4 판단 단계의 판단 결과에 따라, 상기 제 2 전압 측정 단계에서 측정된 전압값이VT2미만일 경우, 상기 제 1 프리차지 릴레이의 융착 여부를 확인하는 제 4 확인 단계;
    를 포함하여 이루어지는 릴레이 제어 방법.
  6. 삭제
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 제 1 판단 단계는
    상기 제 1 판단 단계의 판단 결과에 따라, 상기 제 1 전압 측정 단계에서 측정된 전압값이 기설정된 임계값 미만일 경우, 상기 제 1 프리차지 릴레이가 오프되는 단계를 더 포함하여 이루어지는 릴레이 제어 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 5항에 있어서,
    상기 릴레이 제어 방법은
    상기 제 2 프리차지 릴레이가 온 되는 단계;
    상기 소정 시간이 지난 후, 상기 연산 증폭기에서 부하에서 인가되는 전압값을 측정하는 제 2 전압 측정 단계;
    상기 제 2 전압 측정 단계에서 측정된 전압값이 기설정된 임계값을 초과하는지 판단하는 제 3 판단 단계;
    상기 제 3 판단 단계의 판단 결과에 따라, 상기 제 2 전압 측정 단계에서 측정된 전압값이 기설정된 임계값을 초과할 경우, VT2를 초과하는지 판단하는 제 4 판단 단계;
    상기 제 4 판단단계의판단결과에따라, 상기 제 2 전압 측정 단계에서 측정된 VT2를 초과할 경우, 상기 제 2 메인 릴레이의 융착 여부를 확인하는 제 3 확인 단계;
    상기 3 판단 단계의 판단 결과에 따라, 상기 제 2 전압 측정 단계에서 측정된 전압값이 기설정된 임계값 미만일 경우, 상기 제 2 메인 릴레이가 온 되는 단계;
    상기 제 1 메인 릴레이가 온 되는 단계; 및
    상기 제 2 프리차지 릴레이가 오프 되는 단계;
    를 포함하여 이루어지는 릴레이 제어 방법.
  11. 삭제
  12. 제 5항에 있어서,
    상기 소정 시간은
    상기 부하의 양단을 접속하는 캐패시터가 상기 제 1 프리차지 릴레이 또는 제 2 프리차지 릴레이를 통해 흐르는 전류에 의해 일정 수준 이상으로 충전되는데 걸리는 시간인 것을 특징으로 하는 릴레이 제어 방법.
  13. 제 5항에 있어서,
    상기 기설정된 임계값은
    상기 부하에서 인가되는 최대 전압값의 5% 이내로 설정되는 것을 특징으로 하는 릴레이 제어 방법.
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