KR102090482B1 - 계전기 융착 감지장치 및 감지방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 상기 문제점을 개선하기 위한 것으로, ADC(Analog-digital converter)를 이용하여 계전기 융착여부를 판단할 수 있는 계진기 융착 감지장치 및 감지방법을 제공하고자 하는 데 있다. 본 발명에 다른 계전기 융착 감지장치는 계전기입력단의 전압을 측정하는 제1 ADC, 계전기출력단의 전압을 측정하는 제2 ADC 및 상기 계전기입력단의 전압과 상기 계전기출력단의 전압을 비교하여, 융착여부를 판단하는 CPU를 포함한다.

Description

계전기 융착 감지장치 및 감지방법{Apparatus and method for relay welding monitoring}
본 발명은 계전기 융착 감지장치 및 감지방법에 관한 것으로, ADC(Analog-digital converter)를 이용하여 계전기 융착여부를 판단할 수 있는 계진기 융착 감지장치 및 감지방법에 관한 것이다.
최근, 환경보전 정책의 일환으로 전기자동차(Electric vehicle, EV)의 보급이 대두되고 있다. 이러한 전기자동차(EV)의 상용화를 위해서는 전기충전을 할 수 있는 충전인프라가 구축되어야 한다. 상기 전기자동차(EV) 충전기는 계전기를 이용하여, 전기자동차(EV)를 충전할 수 있다.
보다 상세하게는, 충전대기 및 충전완료 상태일 경우에는, 충전기 내부의 계전기를 오프(off)시켜 충전을 중단하고, 사용자가 충전기를 조작할 수 있도록 하여야 한다. 그리고, 전기자동차(EV)를 충전할 경우에, 계전기를 온(on)시켜 충전을 진행할 수 있도록 하여야 한다. 즉, 계전기의 스위칭(switching)동작을 활용하여, 전기자동차(EV)를 충전하게 된다.
여기서, 잦은 계전기의 스위칭동작(switching)으로 인하여, 계전기가 늘어나 융착(welding)되는 현상이 발생하게 된다. 이러한 융착(welding)현상으로 인해, 계전기는 오프(off)되지 못하고 항상 온(on)되기 때문에, 충전기 사용시 감전의 위험이 있다. 따라서, 상기 계전기의 융착(welding)여부를 판단하기 위한 감지장치를 반드시 구비하여, 상기와 같은 안전사고를 방지하여야 한다.
도 1은 종래의 계전기 융착 감지장치를 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 계전기 융착 감지장치는 입력단(input)에 연결된 융착계전기(welding relay)와 출력단(output)에 연결된 포토커플러(pc)를 포함한다. 그리고, 입력단(input)과 출력단(output) 사이의 충전기의 스위칭(switching)동작을 담당하는 주계전기(main relay)가 배치되어 있다.
융착(welding)현상을 감지하는 것은 주계전기(main relay)가 오프(off)되어야 하는데 온(on)되어 있는 상태를 검출하는 것이다. 따라서, 주계전기(main relay)는 오프(off)상태로 유지한 상태에서, 융착계전기(welding relay)를 온(on)시키도록 입력(WRin)이 인가된다. 이때, 주계전기(main relay)가 융착(welding)되지 않는 다면, 주계전기(main relay)를 통해 신호가 전달되는 경로가 형성되지 않으나, 주계전기(main relay)가 융착(welding)된다면, 주계전기(main relay)를 통해 신호가 전달되는 경로가 형성된다. 따라서, 주계전기(main relay)가 융착(welding)된 경우, 포토커플러(pc)를 통해 신호가 전달되어, 출력(WRout)으로 검출되게 된다. 이러한 방법을 통해, 계전기의 융착(welding)여부를 판단하게 된다.
상기 방법을 통해 계전기의 융착(welding)여부를 판단할 경우, 추가적으로 융착계전기(welding relay)와 포터커플러가 필요하게 되어, 배치상의 단점이 발생하게 된다. 그리고, 융착(welding)감지시 융착계전기(welding relay) 또한 융착(welding)될 수 있는 여지가 있어, 감지장치의 신뢰성 또한 저하되는 문제점이 발생하게 된다.
본 발명은 상기 문제점을 개선하기 위한 것으로, ADC(Analog-digital converter)를 이용하여 계전기 융착여부를 판단할 수 있는 계진기 융착 감지장치 및 감지방법을 제공하고자 하는 데 있다.
본 발명에 따른 계전기 융착 감지장치는 다수의 ADC(Analog-digital converter) 및 CPU를 포함한다.
상기 다수의 ADC는 계전기의 입출력 전압을 출력한다.
상기 CPU는 계전기입력단의 전압과 계전기출력단의 전압을 비교하여, 융착여부를 판단한다.
종래의 계전기 융착 감지장치의 포토커플러와 융착계전기 대신 본 발명의 계전기 융착 감지장치의 ADC를 사용하여, 간단한 전압측정으로 동일한 동작을 구현할 수 있다. 또한, 추가적인 계전기 및 포토커플러가 불필요하여 단가를 절감하는 효과가 있고, 종래의 계전기 융착 감지장치의 스위칭 동작이 불필요하여 스위치 노이즈가 발생하지 않아, 계전기의 수명을 향상시키는 효과도 있다.
도 1은 종래의 계전기 융착 감지장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 계전기 융착 감지장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 계전기 융착 감지장치의 전압 강하부를 나타내는 도면이다.
도 4은 본 발명의 실시예에 따른 계전기 융착 감지장치의 진단방법을 나타내는 표이다.
도 5은 본 발명의 다른 실시예에 따른 계전기 융착 감지장치를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 계전기 융착 감지장치의 전압 강하부를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 계전기 융착 감지방법의 순서를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 계전기 융착 감지장치 및 감지방법에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 계전기 융착 감지장치를 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 계전기 융착 감지장치의 전압 강하부를 나타내는 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 계전기 융착 감지장치(100)는 계전기입력단(input)의 전압을 측정하는 제1 ADC(121), 계전기출력단(output)의 전압을 측정하는 제2 ADC(122), 상기 측정된 전압을 비교하는 CPU(130) 및 입력단(input)과 출력단(output)의 전압을 강하시키는 전압강하부(110)로를 포함한다.
제1 ADC(121)는 상기 계전기(Relay)의 입력단(input)에 연결되어, 계전기입력단(input)에 인가되는 아날로그(analog) 형태의 전압을 디지털(digital) 형태의 신호로 변환하여, CPU(130)에 출력된다. 또한, 제1 ADC(121)는 직류형태의 기준전압(ref)을 인가받아, 이를 이용하여 상기 계전기입력단(input)에 인가되는 전압을 측정할 수 있다. 여기서, 기준전압(ref)은 접지전압에 해당할 수 있다.
또한, 제1 ADC(121)와 계전기입력단(input) 사이에는 전압강하부(110)가 추가될 수 있다. 상기 전압강하부(110)는 입력단(input)에 인가되는 전압을 제1 ADC(121)의 규격전압에 맞도록 변환하여, 상기 계전기 융착 감지장치(100)의 신뢰성을 향상 시킬수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 전압강하부(110)는 계전기입력단(input)에 직렬연결되는 제1 저항(r1) 및 계전기입력단(input)과 기준전압(ref)이 인가되는 지점에 연결되는 제2 저항(r2)으로 구성될 수 있다.
제2 ADC(122)는 상기 계전기의 출력단(output)에 연결되어, 계전기출력단(output)에 인가되는 아날로그(analog) 형태의 전압을 디지털(digital) 형태의 신호로 변환하여, CPU(130)에 출력된다. 또한, 제2 ADC(122)는 직류형태의 기준전압(ref)을 인가받아, 이를 이용하여 상기 계전기출력단(output)에 인가되는 전압을 측정할 수 있다. 여기서, 기준전압(ref)은 접지전압에 해당할 수 있다.
또한, 제2 ADC(122)와 계전기출력단(output) 사이에는 전압강하부(110)가 추가될 수 있다. 상기 전압강하부(110)는 출력단(output)에 인가되는 전압을 제2 ADC(122)의 규격전압에 맞도록 변환하여, 상기 계전기 융착 감지장치(100)의 신뢰성을 향상 시킬수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 전압강하부(110)는 계전기출력단(output)에 직렬연결되는 제1 저항(r1) 및 계전기출력단(output)과 기준전압(ref)이 인가되는 지점에 연결되는 제2 저항(r2)으로 구성될 수 있다.
도 4은 본 발명의 실시예에 따른 계전기 융착 감지장치의 진단방법을 나타내는 표이다.
CPU(130)는 상기 제1 ADC(121) 및 제2 ADC(122)로부터 인가되는 디지털신호를 이용하여, 계전기(Relay)의 융착(welding)여부를 판단한다. 먼저, 계전기(Relay)의 융착(welding)은 계전기(Relay)가 오프(off)되어야 함에도 불구하고 온(on)되어 있는 현상으로 인식되므로, 계전기(Relay)가 오프(off)되어야 하는 충전기의 상태를 파악한다. 즉, 충전준비를 위한 충전대기상태, 충전이 완료되어 더 이상 충전이 불가능한 충전완료상태 및 충전기 오류로 인한 충전이 불가능한 오류상태에서는 충전기가 오프(off)되어야 하므로, 상기 3가지 경우에만, 융착(welding)여부가 문제가 된다. 따라서, CPU(130)는 충전대기상태, 충전완료상태, 오류상태 중 어느 한 상태에 해당되는지를 먼저 판단한다.
이후, 제1 ADC(121)로부터 인가된 디지털신호를 이용하여 계전기입력단(input)의 전압을 측정한다. 설명의 편의를 위하여 계전기입력단(input)에는 aV의 전압이 인가된 것으로 가정한다. 다음으로, 제2 ADC(122)로부터 인가된 디지털신호를 이용하여 계전기출력단(output)의 전압을 측정한다. 이 경우, 계전기(Relay)는 오프(off)되어 있으므로, 계전기입력단(input)의 전압인 aV가 측정되지 않아야 한다. 그럼에도 불구하고 aV가 측정된다면, 상기 계전기(Relay)는 융착(welding)이 되었다고 판단할 수 있다.
반면 충전기가 충전 중인 상태에서는 계전기(Relay)가 온(on)되어야 한다. 따라서 제2 ADC(122)를 통해서 계전기출력단(output)의 전압이 aV가 측정되어야 한다. 그럼에도 불구하고 aV가 측정되지 않는다면 상기 계전기(Relay)에는 융착(welding)이외의 다른 오류가 발생하였다고 판단할 수 있다.
이렇게 종래의 계전기 융착 감지장치의 포토커플러와 융착계전기 대신 본 발명의 계전기 융착 감지장치의 ADC를 사용하여, 간단한 전압측정으로 동일한 동작을 구현할 수 있다. 또한, 추가적인 계전기 및 포토커플러가 불필요하여 단가를 절감하는 효과가 있고, 종래의 계전기 융착 감지장치의 스위칭 동작이 불필요하여 스위치 노이즈가 발생하지 않아, 계전기의 수명을 향상시키는 효과도 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 계전기 융착 감지장치를 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 계전기 융착 감지장치의 전압 강하부를 나타내는 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 계전기 융착 감지장치(200)는 다수의 계전기입력단(input 1 ~ input n)의 전압들을 측정하는 제1 ADC(221), 다수의 계전기출력단(output 1 ~ output n)의 전압들을 측정하는 제2 ADC(222), 상기 측정된 전압들을 각각 비교하는 CPU(230) 및 입력단(input)과 출력단(output)의 전압들을 강하시키는 전압강하부(210)를 포함한다.
여기서 계전기는 다수의 계전기(r1 ~ rn)로 즉, 제1 계전기(r1) 내지 제n 계전기(rn)로 이루어 질 수 있다. 이에 따라, 계전기입력단(input)도 다수의 입력단(input 1 ~ input n) 즉, 제1 입력단(input1) 내지 제n 입력단(input n)으로, 계전기출력단(output)도 다수의 출력단(output 1 ~ output n) 즉, 제1 출력단(output 1) 내지 제n 출력단(output n)으로 이루어질 수 있다.
제1 ADC(221)는 상기 제1 입력단(input 1) 내지 제n 입력단(input n)에 연결되어, 상기 다수의 계전기입력단(input 1 ~ input n)에 인가되는 아날로그(analog) 형태의 전압들을 디지털(digital) 형태의 신호들로 변환하여, CPU(230)에 출력된다. 또한, 제1 ADC(221)는 직류형태의 기준전압(ref)을 인가 받아, 이를 이용하여 상기 다수의 계전기입력단(input 1 ~ input n)에 인가되는 전압들을 측정할 수 있다. 여기서, 기준전압(ref)은 접지전압에 해당할 수 있다.
또한, 제1 ADC(221)와 다수의 계전기입력단(input 1 ~ input n) 사이에는 전압강하부(210)가 추가될 수 있다. 상기 전압강하부(210)는 다수의 계전기입력단(input 1 ~ input n)에 인가되는 전압들을 제1 ADC(221)의 규격전압에 맞도록 변환하여, 상기 계전기 융착 감지장치(200)의 신뢰성을 향상 시킬 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 전압강하부(210)는 다수의 계전기입력단(input 1 ~ input n)에 각각 직렬연결되는 다수의 저항(r1 ~ rn)들 및 다수의 계전기입력단(input 1 ~ input n)과 기준전압(ref)이 인가되는 지점에 연결되는 다수의 저항들(r1'~rn')으로 구성될 수 있다.
제2 ADC(222)는 상기 제1 출력단(output 1) 내지 제n 출력단(output 2)에 연결되어, 상기 다수의 계전기출력단(output 1 ~ output n)에 인가되는 아날로그(analog) 형태의 전압들을 디지털(digital) 형태의 신호로 변환하여, CPU(230)에 출력된다. 또한, 제2 ADC(222)는 직류형태의 기준전압(ref)을 인가받아, 이를 이용하여 상기 다수의 계전기출력단(output 1 ~ output n)에 인가되는 전압들을 측정할 수 있다. 여기서, 기준전압(ref)은 접지전압에 해당할 수 있다.
또한, 제2 ADC(222)와 다수의 계전기출력단(output 1 ~ output n) 사이에는 전압강하부(210)가 추가될 수 있다. 상기 전압강하부(210)는 다수의 계전기출력단(output 1 ~ output n)에 인가되는 전압들을 제2 ADC(222)의 규격전압에 맞도록 변환하여, 상기 계전기 융착 감지장치(200)의 신뢰성을 향상 시킬 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 전압강하부(210)는 다수의 계전기출력단(output 1 ~ output n)에 각각 직렬연결되는 다수의 저항들(r1 ~ rn) 및 다수의 계전기출력단(output)과 기준전압(ref)이 인가되는 지점에 연결되는 다수의 저항들(r1' ~ rn')으로 구성될 수 있다.
CPU(230)는 상기 제1 ADC(221) 및 제2 ADC(222)로부터 인가되는 디지털신호들을 이용하여, 계전기(relay 1 ~ relay n)의 융착(welding)여부를 판단한다. 먼저, 계전기(relay 1 ~ relay n)의 융착(welding)은 계전기(relay 1 ~ relay n)가 오프(off)되어야 함에도 불구하고 온(on) 되어 있는 현상으로 인식되므로, 계전기(relay 1 ~ relay n)가 오프(off)되어야 하는 충전기의 상태를 파악한다. 즉, 충전준비를 위한 충전대기상태, 충전이 완료되어 더 이상 충전이 불가능한 충전완료상태 및 충전기 오류로 인한 충전이 불가능한 오류상태에서는 충전기가 오프(off)되어야 하므로, 상기 3가지 경우에만, 융착(welding)여부가 문제가 된다. 따라서, CPU(230)는 충전대기상태, 충전완료상태, 오류상태인지를 먼저 판단하게 된다.
이후, 제1 ADC(221)로부터 인가된 디지털신호를 이용하여 다수의 계전기입력단(input 1 ~ input n)의 전압들을 측정한다. 설명의 편의를 위하여 계전기입력단(input)에는 aV의 전압이 인가된 것으로 가정한다. 다음으로, 제2 ADC(222)로부터 인가된 디지털신호를 이용하여 다수의 계전기출력단(output 1 ~ output n)의 전압들을 측정한다. 이 경우, 계전기(relay 1 ~ relay n)는 오프(off)되어 있으므로, 계전기입력단(input)의 전압인 aV가 측정되지 않아야 한다. 그럼에도 불구하고 aV가 측정된다면, 상기 계전기(relay 1 ~ relay n)는 융착(welding)이 되었다고 판단할 수 있다. 여기서, 다수의 계전기입력단(input 1 ~ output 2)의 전압과 다수의 계전기출력단(output 1 ~ output n) 전압은 1:1로 비교되어야 한다. 즉, 제1 입력단(input 1)의 전압과 제1 출력단(output 1)의 전압이 비교되고, 제n 입력단(input n)의 전압과 제n 출력단(output n)의 전압이 각각 비교되어야 한다.
그리고 충전기가 충전 중인 상태에서는 다수의 계전기(relay 1 ~ relay n)가 온되어야 한다. 따라서 제2 ADC(222)를 통해서 계전기출력단(output)의 전압이 aV가 측정되어야 한다. 그럼에도 불구하고 aV가 측정되지 않는다면 상기 계전기(relay 1 ~ relay n)에는 융착(welding)이외의 다른 오류가 발생하였다고 판단할 수 있다.
이렇게 종래의 계전기 융착 감지장치의 포토커플러와 융착계전기 대신 본 발명의 계전기 융착 감지장치의 ADC를 사용하여, 간단한 전압측정으로 동일한 동작을 구현할 수 있다. 또한, 추가적인 계전기 및 포토커플러가 불필요하여 단가를 절감하는 효과가 있고, 종래의 계전기 융착 감지장치의 스위칭 동작이 불필요하여 스위치 노이즈가 발생하지 않아, 계전기의 수명을 향상시키는 효과도 있다.
도 7은 본 발명에 따른 계전기 융착 감지방법의 순서를 나타내는 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 다른 계전기 융착 감지방법(S100)은 상태확인단계(S101), 입력전압 측정단계(S102), 출력전압 측정단계(S103) 및 전압비교 및 판단단계(S104)를 포함한다.
상태확인단계(S101)에서는 충전기의 충전상태 및 오류상태를 확인하고, 계전기 융착 감지방법(S100)을 실행할 것인지 결정하는 단계이다. 보다 상세하게는, 계전기의 융착(welding)은 계전기(Relay)가 오프(off)되어야 함에도 불구하고 온(on) 되어 있는 현상으로 인식되므로, 계전기(Relay)가 오프(off)되어야 하는 충전기의 상태를 파악한다. 즉, 충전준비를 위한 충전대기상태, 충전이 완료되어 더 이상 충전이 불가능한 충전완료상태 및 충전기 오류로 인한 충전이 불가능한 오류상태에서는 충전기가 오프(off)되어야 하므로, 상기 3가지 경우에만, 융착(welding)여부가 문제가 된다. 따라서, CPU는 충전 대기상태, 충전 완료상태, 오류상태인지를 먼저 판단하게 된다.
이후, 계전기(Relay)의 입력단(input)에 인가되는 입력전압을 측정한다.(S101) 여기서 계전기의 입력전압은 ADC를 이용하여, 디지털신호로 변환하여 측정할 수 있으며, ADC에 인가될 때, ADC의 규격전압에 맞도록 전압강하되어 측정될 수 있다.
다음으로, 계전기의 출력단(output)에 인가되는 출력전압을 측정한다.(S102) 여기서 계전기의 출력전압은 ADC를 이용하여, 디지털신호로 변환하여 측정할 수 있으며, ADC에 인가될 때, ADC의 규격전압에 맞도록 전압강하되어 측정될 수 있다.
마지막으로 측정된 입력단(input)전압 및 출력단(output)전압을 비교하고 융착(welding)여부를 진단하는 단계이다.(S104) 설명의 편의를 위하여 계전기입력단(input)에는 aV의 전압이 인가된 것으로 가정한다. 이 경우, 계전기(Relay)는 오프(off)되어 있으므로, 계전기 출력단(output)의 전압은 계전기입력단(input)의 전압인 aV가 측정되지 않아야 한다. 그럼에도 불구하고 aV가 측정된다면, 상기 계전기(Relay)는 융착(welding)이 되었다고 판단할 수 있다.
이렇게 종래의 계전기 융착 감지장치의 포토커플러와 융착계전기 대신 본 발명의 계전기 융착 감지장치의 ADC를 사용하여, 간단한 전압측정으로 동일한 동작을 구현할 수 있다. 또한, 추가적인 계전기 및 포토커플러가 불필요하여 단가를 절감하는 효과가 있고, 종래의 계전기 융착 감지장치의 스위칭 동작이 불필요하여 스위치 노이즈가 발생하지 않아, 계전기의 수명을 향상시키는 효과도 있다.
전술한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.
100: 계전기 융착 감지장치 110: 전압강하부
121: 제1 ADC 122: 제2 ADC
130: CPU

Claims (8)

  1. 전기자동차용 충전기에 적용되는 계전기의 융착 여부를 판단하기 위한 계전기 융착 감지장치에 있어서,
    계전기입력단의 전압을 측정하는 제1 ADC;
    계전기출력단의 전압을 측정하는 제2 ADC; 및
    상기 계전기입력단의 전압과 상기 계전기출력단의 전압을 비교하여, 융착여부를 판단하는 CPU를 포함하고,
    상기 CPU는,
    충전기가 충전대기상태, 충전완료상태, 오류상태 중 어느 한 상태에 해당되는 경우에,
    상기 계전기입력단의 전압과 상기 계전기출력단의 전압이 동일한 경우, 융착이 발생하였다고 판단하고,
    상기 계전기입력단의 전압과 상기 계전기출력단의 전압이 다른 경우, 융착이 발생하지 않았다고 판단하고,
    상기 계전기입력단의 전압과 상기 계전기출력단의 전압을 상기 제1 ADC 및 제2 ADC의 규격에 맞도록 변환시키는 전압강하부를 더 포함하고,
    상기 전압강하부는 상기 계전기입력단 및 계전기출력단에 각각 직렬연결되는 제1 저항과 상기 계전기입력단과 기준전압이 인가되는 지점 및 상기 계전기출력단과 기준전압이 인가되는 지점에 각각 연결되는 제2 저항으로 구성되는 계전기 융착 감지장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 계전기입력단은 다수로 구성되고, 상기 제1 ADC에 연결되어 아날로그 형태의 상기 다수의 계전기입력단의 전압을 각각 상기 제1 ADC에 출력하고,
    상기 계전기출력단은 다수로 구성되고, 상기 제2 ADC에 연결되어 아날로그 형태의 상기 다수의 계전기출력단의 전압을 각각 상기 제2 ADC에 출력하는 계전기 융착 감지장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
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