KR102099944B1 - No arc and no chattering power relay device for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 차량용 직류 전원 차단용 릴레이 장치에 관한 것으로, 특히 기계식 접점 릴레이에서 작동하되 기능적으로 무접점 형태로 동작되도록 하는 차량용 온오프 제어 릴레이 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a relay device for shutting off a DC power supply for a vehicle, and more particularly, to an on / off control relay device for a vehicle that operates in a mechanical contact relay but is functionally operated in a contactless form.
도 1은 종래 기술에 따른 차량용 기계식 릴레이 장치를 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 부하에 구비된 정전압 회로를 나타내는 블록도이며, 도 3은 종래 기술에 따른 차량용 기계식 릴레이 장치의 전원 출력 파형을 나타내는 파형도이다.1 is a view showing a mechanical relay device for a vehicle according to the prior art, FIG. 2 is a block diagram showing a constant voltage circuit provided in the load of FIG. 1, and FIG. 3 is a power output waveform of a vehicle mechanical relay device according to the prior art It is a waveform diagram shown.
도 1에 도시된 바와 같이, 승용차량을 포함하는 대형차량 또는 건설장비 차량과 같은 특수차량의 전원인 배터리 직류전원(즉, 차량용 배터리(1))을 켜고 끄기 위하여 직류전원 온오프 제어용 릴레이(2)를 사용하고 있다.As shown in FIG. 1, the DC power on / off
그러나, 지금까지 사용되고 있는 직류전원 온오프 제어 릴레이(2)는 기계식 접점 릴레이 형식이 사용되고 있다.However, the direct current power on / off
기계식 접점 릴레이는 가격이 저렴한 반면에 접점이 온오프될 시에 고전류에 의하여 전기적인 아크 불꽃이 발생되고, 이러한 아크 불꽃에 의하여 기계식 접점에 그을음이 발생된다.While the mechanical contact relay is inexpensive, an electric arc spark is generated by a high current when the contact is turned on and off, and soot is generated in the mechanical contact by the arc spark.
기계식 접점에 그을음이 발생되면 이후 기계식 접점이 동작될 시 접점간에 접촉저항이 높아져서 기계식 접점에 흐르는 고전류에 의해 주울열이 발생되고, 발생된 열이 장기간 축열되면 기계식 접점이 고열로 인하여 녹아서 접점이 붙어 떨어지지 않게 되는 접점 소착 현상이 발생된다.When soot is generated in the mechanical contact, when the mechanical contact is operated, the contact resistance increases between the contacts, and Joule heat is generated by the high current flowing through the mechanical contact, and when the generated heat is stored for a long time, the mechanical contact melts due to the high temperature and the contact is attached. Contact sintering phenomenon that does not fall occurs.
이에 따라 기계식 접점 릴레이가 동작이 정상동작되지 않아 차량 전원 시스템의 2차문제가 발생된다.As a result, the operation of the mechanical contact relay does not operate normally, resulting in a secondary problem in the vehicle power system.
차량에서 직류전원 차단용 용도로 기계식 접점 릴레이가 적용되었다면, 차량의 배터리는 완전 방전되어 차량 시스템이 정상동작되지 않는다.If a mechanical contact relay is used to cut off DC power in a vehicle, the battery of the vehicle is completely discharged and the vehicle system does not operate normally.
또한, 종래의 기계식 접점 릴레이는 도 3에 도시된 바와 같이, 접점이 기계식으로 작동되므로, 접점이 접촉되거나 떨어질 때 채터링이 발생되어 전원단에 연결된 각종 부하기기(3)에 치명적인 오동작과 불량발생의 원인이 된다.In addition, in the conventional mechanical contact relay, as shown in FIG. 3, since the contact is mechanically operated, chattering occurs when the contact is contacted or dropped, causing fatal malfunctions and defects in
좀 더 상세하게는 기계식 접점의 동작원리를 분석해보면 차량 전원 스위치(5)가 온되어 릴레이 전기코일에 전류가 흐르면 플레밍의 오른손 법칙에 의하여 자장(전자력)이 발생된다. More specifically, when analyzing the operation principle of the mechanical contact, when the
플레밍의 오른손 법칙에 의해 발생된 물리적인 힘은 릴레이 접점을 기계적으로 움직이게 되고, 움직인 기계 접점은 반대측 접점과 접촉하게 된다.The physical force generated by Fleming's right-hand rule mechanically moves the relay contact, and the moved mechanical contact makes contact with the opposite contact.
이 경우 자장(전자력)에 의하여 작동된 릴레이 접점은 반대측 접점과 강하게 부딪치게 되고, 이와 같이 강하게 부딪친 힘에 의하여 작동된 릴레이 접점은 반발력에 의해 반대로 튀어나오게 된다.In this case, the relay contact actuated by the magnetic field (electromagnetic force) strongly collides with the opposite contact, and the relay contact actuated by such a strong impingement force is reversed by the repulsive force.
튕겨져 나오는 릴레이 접점은 릴레이 코일의 전류에 의한 전자기력 힘에 의하여 다시 반대측 접점으로 붙게 되는 현상이 수차례 반복 발생하여 바이브레이션 현상이 발생하게 된다.The relay contact that bounces out is stuck to the opposite contact again by electromagnetic force caused by the current of the relay coil, and vibration occurs repeatedly.
상세하게는 릴레이 접점은 코일에 흐르는 전자기력에 의하여 접점이 붙게 되고, 기계적 접점이 강하게 붙을 시에는 그 기계적 반발력에 의하여 다시 튕겨져 나가는 현상이 발생되며, 이러한 현상이 짧게는 2-5번 정도 진행된 후 접점이 안정되게 접촉되게 된다.In detail, the contact point of the relay is attached by the electromagnetic force flowing through the coil, and when the mechanical contact point is strongly attached, the phenomenon of rebounding occurs due to the mechanical repulsive force. This stably contacts.
이렇게 기계식 두 개의 접점이 접촉될 시, 짧은 시간 접촉, 비접촉을 반복하는 현상을 채터링(chattering) 현상이라 한다.When two mechanical contacts are in contact with each other, a short time contact and a non-contact repetition are referred to as a chattering phenomenon.
차량에서 기계적 접점 릴레이에서 채터링이 발생되면, 심한 전기적 노이즈가 발생되게 되며, 발생된 전기적 노이즈는 전원선을 따라 전달되어 전원선에 연결된 각종 전자제어기기(즉, 부하기기(3))에 영향을 끼쳐 전자제어기기가 치명적인 오동작을 일으키는 원인을 제공하게 된다.When chattering occurs in a mechanical contact relay in a vehicle, severe electrical noise is generated, and the generated electrical noise is transmitted along the power line and affects various electronic control devices (ie, load devices (3)) connected to the power line. This causes the electronic control device to cause a fatal malfunction.
실제 차량에서 배터리 전원단에는 많은 부하기기(3)가 병렬로 연결되어진다. 이때, 도 2에 도시된 바와 같이, 각각의 부하기기(3)에는 공급된 직류 전원을 변환하기 위하여 노이즈 필터, 과전압 보호기, 정전압 장치 및 마이크로프로세서(CPU)를 구비하고 있다.In an actual vehicle,
최근의 전자제어기기, 즉 부하기기(3)는 마이크로프로세서를 대부분 사용하고 있으며, 안정된 동작을 위해 전원단에 외부 노이즈를 필터링하기 위하여 리액턴스 필터를 사용하고 있다. 특히, 건설차량에서는 유압제어를 위하여 각종 솔레노이드가 많이 사용될 뿐만 아니라, 발전기, 전자클러치, 에어컨 클러치등 많은 리액턴스가 사용되고 있다.Recently, the electronic control device, that is, the
리액턴스는 에나멜 코일로 이루어져 있고, 에나멜 코일이 여러바퀴 감기면 리액턴스 성분을 함유하게 된다.Reactance consists of enamel coils, and when the enamel coil is wound several times, it contains a reactance component.
이 리액턴스는 전류를 보관하는 특성을 가지고 있어 외부 전류 변화에 따라 전류를 충방전하는 기능을 가질뿐 만 아니라, 또한 전류 관성력이 있어서 계속해서 전류를 같은 방향, 같은 전류량으로 흘리려는 특성을 갖고 있다.This reactance has the characteristic of storing the current, so it not only has a function of charging and discharging the current according to the change of the external current, but also has the property of continuously flowing the current in the same direction and the same amount of current due to the current inertia force.
이 특성에 의하여, 외부 전류가 사라질 시 리액턴스는 코일에 충전된 자체 전류를 외부로 방전하려는 특성을 가지며, 같은 량이 전류를 같은 방향으로 흘려는 특성에 따라 외부로 전류를 흘리려고 하고, 이 방전되는 전류에 의해 전자계가 형성되어 노이즈를 발생하게 된다.By this characteristic, when the external current disappears, the reactance has a characteristic of discharging its own current charged in the coil to the outside, and the same amount tries to flow the current to the outside according to the characteristic of flowing the current in the same direction, and this discharge is discharged. An electromagnetic field is formed by electric current, and noise is generated.
상세하게는 리액턴스의 방전 기전력은 아래 수학식을 만족한다.Specifically, the discharge electromotive force of the reactance satisfies the following equation.
V = - L x (di/dt)V =-L x (di / dt)
V: 코일의 역기전력 전압[단위: Volt]V: Back EMF voltage of the coil [unit: Volt]
L: 코일의 리액턴스 용량값[단위: H]L: Reactance capacity value of coil [unit: H]
di: 전류의 변화량[단위: A]di: amount of current change [unit: A]
dt: 시간의 변화량[단위: Sec]dt: amount of change in time [unit: Sec]
위 수학식을 상세하게 분석하면, 코일에 의하여 발생되는 기전력은 코일의 리액턴스 값에 시간에 대한 전류의 변화량의 곱으로 계산되며, 리액턴스가 크면 클수록 시간에 대한 전류의 변화량이 크면 클수록 코일에서 발생되는 기전력은 곱의 상수로 커진다.When the above equation is analyzed in detail, the electromotive force generated by the coil is calculated as a product of the reactance value of the coil and the amount of change in current over time, and the greater the reactance, the larger the amount of change in current over time is generated in the coil. The electromotive force increases with the product constant.
따라서, 실제 차량 시스템에서는 전자제어기기의 필터용 리액턴스와 각종 제어용 코일류가 다량으로 구성되어 있으므로, 차량 전체의 리액턴스 합은 대단히 큰 값으로 구성되어 있다.Therefore, in the actual vehicle system, since the reactance for the filter of the electronic control device and the various control coils are composed in large quantities, the reactance sum of the entire vehicle is configured to a very large value.
이러한 리액턴스가 큰 값으로 구성된 현재의 차량 제어 시스템에서 시간에 대한 전류의 변화(di/dt)는 대단히 중요한 변수가 되며, 만약 시간에 대한 전류의 변화(di/dt)가 큰 경우 차량 전체에서 발생되는 역기전력은 매우 클 것이며, 실제 차량에서 수백 볼트의 역기전력이 발생된다.In the current vehicle control system composed of such a large reactance, the change of current over time (di / dt) becomes a very important variable, and if the change of current over time (di / dt) is large, it occurs throughout the vehicle. The back EMF will be very large, and hundreds of volts of back EMF is generated in a real vehicle.
이렇게 발생된 코일의 역기전력은 전선으로 전달되어 전자기력을 형성하게 되며, 이는 노이즈로 전자제어기기에 작용하여 전자제어기기가 심각하게 오작동하는 원인이 된다. 실제 차량 전원은 12Vdc ~ 24Vdc를 사용하는 경우가 대부분인데 노이즈가 200~300V가 인가되면 마이크로프로세서 오동작 및 전자제어기기의 프로그램 소손을 발생시키며, 심각하게는 전자제어기기의 반도체 부품 소손을 일으켜 전자제어기기에 치명적인 손상을 일으킨다.The generated counter-electromotive force of the coil is transmitted to the electric wire to form electromagnetic force, which acts on the electronic control device with noise and causes serious malfunction of the electronic control device. In actual vehicle power, 12Vdc ~ 24Vdc are used in most cases. If 200 ~ 300V noise is applied, microprocessor malfunctions and program loss of electronic control device occurs. Seriously, electronic control by causing semiconductor component damage of electronic control device. Causes fatal damage to the device.
따라서, 리액턴스가 큰 차량에서의 전자제어기기의 안정성을 확보하기 위하여 노이즈 발생이 적어야 하고, 이를 위해서는 시간에 대한 전류의 함수인 (di/dt)함수를 적게 하여야 차량의 전자제어기기가 안정적으로 동작할 수 있다.Therefore, in order to secure the stability of the electronic control device in a vehicle having a large reactance, the noise generation should be small, and for this, the function (di / dt), which is a function of current over time, should be reduced to operate the vehicle electronic control device stably. can do.
상술한 바와 같이, 기계식 접점 릴레이에서 구조상 채터링 현상이 발생할 수 밖에 없는 구조이며, 채터링 발생시에는 접점이 접촉, 비접촉을 반복하므로, 접촉시에는 접점에 많은 전류가 흐르고, 비접촉시에는 접점에 전류가 흐르지 않아 시간에 대한 전류의 함수인 (di/dt) 함수가 엄청나게 커지게 된다.As described above, in the mechanical contact relay, there is a structure in which a chattering phenomenon is forced to occur, and when the chattering occurs, the contact repeats contact and non-contact, so a large amount of current flows to the contact during contact, and the current to the contact during non-contact Is not flowing, and the (di / dt) function, which is a function of current over time, becomes very large.
따라서, 현재 차량에서 직류전원 차단용 릴레이의 채터링 현상으로 많은 노이즈가 발생되고 있고, 이로 인해 전자제어기기가 불안정해질 수 밖에 없는 실정이다.Therefore, in the current vehicle, a lot of noise is generated due to the chattering phenomenon of the relay for blocking the DC power supply, which inevitably causes the electronic control device to become unstable.
이에 따라, 현재의 차량에서는 전자제어기기의 안정성을 높이기 위하여 직류 전원단에 노이즈 필터를 삽입하여 제어전원 안정에 많은 비용과 공간을 투자하고 있으며, 차량 전체의 신뢰성, 내구성 시험에서 EMI와 EMC시험에 합격하기 위해 많은 노력과 비용을 투입하고 있다.Accordingly, the current vehicle invests a lot of cost and space in the stability of the control power supply by inserting a noise filter into the DC power supply in order to increase the stability of the electronic control equipment, and in the EMI and EMC tests in the reliability and durability tests of the entire vehicle. There is a lot of effort and cost to pass.
현재 차량에서 초기 전원 투입시 발생되는 대부분의 노이즈는 직류전원 제어용 릴레이(배터리 릴레이)에서 기인하여 발생된 노이즈로, 상세하게는 기계적 접점의 채터링 현상으로 발생된 노이즈이다.Currently, most of the noise generated during initial power-on in a vehicle is noise generated by a relay (battery relay) for DC power control, specifically, noise generated by chattering of a mechanical contact.
전술한 문제점을 개선하기 위한 본 발명 실시예들의 목적은 기존의 차량용 릴레이 장치에 릴레이 제어신호가 온오프시 발생되는 아크로 인한 그을음 발생으로 접촉저항이 높아지게 되고 이로 인한 접점 간의 소착이 발생되고, 기계식 접점 구조상 접촉시 텐션으로 인한 채터링 발생을 방지할 수 있는 차량용 직류전원 차단용 릴레이 장치를 제공하는 것이다.The object of the embodiments of the present invention for improving the above-described problem is that the contact resistance is increased due to the soot generated by the arc generated when the relay control signal is turned on and off in the existing vehicle relay device, resulting in seizure between the contacts, mechanical contact It is to provide a relay device for blocking DC power for a vehicle that can prevent the occurrence of chattering due to tension in contact with a structure.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 직류전원 차단용 릴레이 장치는 직류전원 공급부와 상기 직류전원 공급부로부터 전력을 공급받는 부하기기 사이에 연결되는 차량용 직류전원 차단용 릴레이 장치에 있어서, 상기 부하기기로의 전력 공급을 제1 시퀀스로 수행하는 기계식 릴레이부; 및 상기 기계식 릴레이부에 병렬로 연결되어 상기 부하기기로의 전력 공급을 제2 시퀀스로 수행하는 전자식 릴레이부를 포함하고, 상기 부하기기로의 전력 공급시 상기 전자식 릴레이부는 상기 기계식 릴레이부보다 먼저 온되고, 상기 부하기기로의 전력 공급 차단시 상기 기계식 릴레이부는 상기 전자식 릴레이부보다 먼저 오프되도록 제어될 수 있다.In order to achieve the above object, a relay device for blocking DC power for a vehicle according to an embodiment of the present invention is a relay for blocking DC power for a vehicle that is connected between a DC power supply and a load device receiving power from the DC power supply. An apparatus comprising: a mechanical relay unit for performing power supply to the loader in a first sequence; And an electronic relay unit connected in parallel to the mechanical relay unit to perform power supply to the loader in a second sequence, and when the power is supplied to the loader unit, the electronic relay unit is turned on before the mechanical relay unit. When the power supply to the loader is cut off, the mechanical relay unit may be controlled to be turned off before the electronic relay unit.
상기 기계식 릴레이부는 코일에 대한 접점의 온오프를 통하여 동작하는 제1 스위치; 및 상기 제1 스위치의 동작을 상기 제1 시퀀스로 제어하는 제1 시퀀스 제어부를 포함할 수 있다.The mechanical relay unit is a first switch that operates through the on-off of the contact to the coil; And it may include a first sequence control unit for controlling the operation of the first switch to the first sequence.
상기 전자식 릴레이부는 반도체 스위칭 소자의 온오프를 통하여 동작하는 제2 스위치; 및 상기 제2 스위치의 동작을 상기 제2 시퀀스로 제어하는 제2 시퀀스 제어부를 포함할 수 있다.The electronic relay unit may include a second switch operating through on / off of a semiconductor switching element; And it may include a second sequence control unit for controlling the operation of the second switch to the second sequence.
상기 제1 시퀀스 제어부는 상기 부하기기로의 전력 공급시 상기 제2 스위치보다 제1 시간 늦게 제1 스위치를 온 시키고, 상기 부하기기로의 전력 공급 차단시 상기 제2 스위치보다 제2 시간 빠르게 제1 스위치를 오프시키되, 상기 제1 시간은 상기 제2 시간보다 짧게 설정될 수 있다.The first sequence control unit turns on a first switch a first time later than the second switch when supplying power to the loader, and a second time faster than the second switch when the power supply to the loader is cut off. The switch is turned off, but the first time may be set shorter than the second time.
상기 제2 시퀀스 제어부는 상기 부하기기로의 전력 공급시 상기 제1 스위치보다 제1 시간 빠르게 제2 스위치를 온 시키고, 상기 부하기기로의 전력 공급 차단시 상기 제1 스위치보다 제2 시간 늦게 제2 스위치를 오프시키되, 상기 제1 시간은 상기 제2 시간보다 짧게 설정될 수 있다.The second sequence control unit turns on the second switch for a first time faster than the first switch when power is supplied to the loader, and when the power supply to the loader is cut off, the second switch is delayed by a second time later than the first switch. The switch is turned off, but the first time may be set shorter than the second time.
상기 제1 시퀀스 제어부 및 제2 시퀀스 제어부는 상기 차량용 직류전원 차단용 릴레이 장치의 메인 프로세서에 의하여 동작을 제어받는다.The first sequence control unit and the second sequence control unit are controlled by a main processor of the relay device for blocking DC power for a vehicle.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 직류전원 차단용 릴레이 장치는 차량용 배터리와 부하기기 사이에 기계식 접점 릴레이와 반도체 스위칭 소자를 병렬로 연결하고 있기 때문에, 기계식 접점이 온오프시 아크가 발생하지 않아 그을음이 발생하지 않으므로 기계식 접점의 접촉저항을 초기상태로 유지하여 발열에 의한 소착을 방지하며, 기계식 접점이 온오프시 기계적인 채터링 현상은 발생되나 전기적으로는 반도체 스위칭 소자로 전류가 흐르고 있어 기계적 접점의 채터링 현상은 전기적으로 효과를 나타내지 못함으로 전원 노이즈를 발생하지 않아 차량 시스템에 대한 전자제어기기의 안전성을 확보할 수 있다.Since the relay device for blocking DC power for a vehicle according to an embodiment of the present invention connects a mechanical contact relay and a semiconductor switching element in parallel between a vehicle battery and a load device, arcing does not occur when the mechanical contact is turned on and off. Since this does not occur, the contact resistance of the mechanical contact is maintained in the initial state to prevent seizure due to heat generation, and mechanical chattering occurs when the mechanical contact is turned on or off, but electrical current flows through the semiconductor switching element to mechanical contact. Since the chattering phenomenon does not have an electrical effect, power supply noise is not generated, so that the safety of the electronic control device for the vehicle system can be secured.
도 1은 종래 기술에 따른 차량용 기계식 릴레이 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 부하에 구비된 정전압 회로를 나타내는 블록도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 차량용 기계식 릴레이 장치의 전원 출력 파형을 나타내는 파형도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 직류전원 차단용 릴레이 장치를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4의 제1 스위치 및 제2 스위치와 차량용 직류전원 차단용 릴레이 장치의 전원 출력 파형을 나타내는 파형도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 직류전원 차단용 릴레이 장치의 상세 전원 출력 파형을 나타내는 파형도이다.1 is a view showing a mechanical relay device for a vehicle according to the prior art.
FIG. 2 is a block diagram showing a constant voltage circuit provided in the load of FIG. 1.
3 is a waveform diagram showing a power output waveform of a mechanical relay device for a vehicle according to the prior art.
4 is a view showing a relay device for blocking DC power for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a waveform diagram showing power output waveforms of the first switch and the second switch of FIG. 4 and a relay device for blocking DC power for a vehicle.
6 is a waveform diagram showing a detailed power output waveform of a relay device for blocking DC power for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
상기한 바와 같은 본 발명을 첨부된 도면들과 실시예들을 통해 상세히 설명하도록 한다. The present invention as described above will be described in detail through the accompanying drawings and embodiments.
본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.It should be noted that the technical terms used in the present invention are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. In addition, technical terms used in the present invention should be interpreted as meanings generally understood by a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs, unless defined otherwise. It should not be interpreted as a meaning, or an excessively reduced meaning. In addition, when the technical term used in the present invention is a wrong technical term that does not accurately represent the spirit of the present invention, it should be understood as being replaced by a technical term that can be correctly understood by those skilled in the art. In addition, the general terms used in the present invention should be interpreted as defined in the dictionary or in context before and after, and should not be interpreted as an excessively reduced meaning.
또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.In addition, the singular expression used in the present invention includes a plural expression unless the context clearly indicates otherwise. In the present invention, terms such as “consisting of” or “comprising” should not be construed to include all of the various components, or various stages, described in the invention, including some of the components or some stages It may or may not be construed as further comprising additional components or steps.
또한, 본 발명에서 사용되는 제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성 요소도 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다.Further, terms including ordinal numbers such as first and second used in the present invention may be used to describe elements, but the elements should not be limited by terms. The terms are used only to distinguish one component from another component. For example, the first component may be referred to as a second component without departing from the scope of the present invention, and similarly, the second component may be referred to as a first component.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the same or similar elements will be given the same reference numbers regardless of the reference numerals, and redundant descriptions thereof will be omitted.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.In addition, in the description of the present invention, when it is determined that detailed descriptions of related known technologies may obscure the subject matter of the present invention, detailed descriptions thereof will be omitted. In addition, it should be noted that the accompanying drawings are only for easy understanding of the spirit of the present invention and should not be interpreted as limiting the spirit of the present invention by the accompanying drawings.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 직류전원 차단용 릴레이 장치를 나타내는 도면이고, 도 5는 도 4의 제1 스위치 및 제2 스위치와 차량용 직류전원 차단용 릴레이 장치의 전원 출력 파형을 나타내는 파형도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 직류전원 차단용 릴레이 장치의 상세 전원 출력 파형을 나타내는 파형도이다.FIG. 4 is a view showing a relay device for blocking DC power for a vehicle according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a power output waveform of a relay device for blocking DC power for a vehicle and the first switch and the second switch of FIG. 4 6 is a waveform diagram showing a detailed power output waveform of a relay device for blocking DC power for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 직류전원 차단용 릴레이 장치는 직류전원 공급부(즉, 차량용 배터리(1))와 직류전원 공급부로부터 전력을 공급받는 부하기기(3) 사이에 연결되는 릴레이 장치로서, 기계식 릴레이부(B)및 전자식 릴레이부(A)를 포함한다.As shown in FIG. 4, the relay device for blocking DC power for a vehicle according to an embodiment of the present invention includes a DC power supply (ie, a vehicle battery 1) and a
본 발명은 기계식 접점 릴레이의 문제점이였던, 아크로 인한 그을음 발생에 의한 접촉저항 상승에 따라 발생된 열으로 인한 접점의 소착 현상과, 기계식 접점의 탄성에 의한 채터링 현상을 해결하기 위하여, 종래의 기계식 접점 릴레이에 고전류 무접점 반도체 스위칭 소자를 결합한 장치로서, 하기와 같이 구성되어 있다.The present invention has been a problem of mechanical contact relay, to solve the sintering phenomenon of the contact due to heat generated due to the increase in contact resistance due to the soot generation due to arc, and the chattering phenomenon due to the elasticity of the mechanical contact, the conventional mechanical A device that combines a high-current solid-state semiconductor switching element with a contact relay, and is configured as follows.
상기 기계식 릴레이부(B)는 부하기기(3)로의 전력 공급을 제1 시퀀스로 수행하는 역할을 구현하고, 코일에 대한 접점의 온오프를 통하여 동작하는 제1 스위치(120)와, 제1 스위치(120)의 동작을 제1 시퀀스로 제어하는 제1 시퀀스 제어부(121)를 포함할 수 있다.The mechanical relay unit B implements a role of performing power supply to the
이때, 상기 제1 시퀀스 제어부(121)는 부하기기(3)로의 전력 공급시 전자식 릴레이부(A)에 구비된 제2 스위치(110)보다 제1 시간 늦게 제1 스위치(120)를 온 시킨다.At this time, the first
또한, 상기 제1 시퀀스 제어부(121)는 부하기기(3)로의 전력 공급 차단시 제2 스위치(110)보다 제2 시간 빠르게 제1 스위치(120)를 오프시킨다.In addition, the first
여기서, 상기 제1 시간은 차량의 시동시에 발생되는 돌입전류로 인하여 제2 시간보다 짧게 설정될 수 있다.Here, the first time may be set shorter than the second time due to the inrush current generated when the vehicle starts.
상기 전자식 릴레이부(A)는 기계식 릴레이부(B)에 병렬로 연결되어 부하기기(3)로의 전력 공급을 제2 시퀀스로 수행하는 역할을 수행하고, 반도체 스위칭 소자의 온오프를 통하여 동작하는 제2 스위치(110)와, 제2 스위치(110)의 동작을 제2 시퀀스로 제어하는 제2 시퀀스 제어부(111)를 포함할 수 있다.The electronic relay unit (A) is connected in parallel to the mechanical relay unit (B) serves to perform the role of supplying power to the load device (3) in a second sequence, operating through the on-off of the semiconductor switching device The
이때, 상기 제2 시퀀스 제어부(111)는 부하기기(3)로의 전력 공급시 제1 스위치(120)보다 제1 시간 빠르게 제2 스위치(110)를 온 시킨다.At this time, when the second
또한, 상기 제2 시퀀스 제어부(111)는 부하기기(3)로의 전력 공급 차단시 제1 스위치(120)보다 제2 시간 늦게 제2 스위치(110)를 오프시킨다.In addition, the second
이때에도, 상기 제1 시간은 제2 시간보다 짧게 설정될 수 있다.Even in this case, the first time may be set shorter than the second time.
이에 따라, 상기 부하기기(3)로의 전력 공급시에 전자식 릴레이부(A)는 기계식 릴레이부(B)보다 먼저 온되고, 부하기기(3)로의 전력 공급 차단시 기계식 릴레이부(B)는 전자식 릴레이부(A)보다 먼저 오프되도록 제어될 수 있다.Accordingly, when the power is supplied to the
한편, 상기 제1 시퀀스 제어부(121) 및 제2 시퀀스 제어부(111)는 차량용 직류전원 차단용 릴레이 장치의 메인 프로세서에 의하여 동작을 제어받도록 설계되어 있다.On the other hand, the first
이하에서는, 상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 직류전원 차단용 릴레이 장치의 동작에 관련하여 보다 상세하게 서술하기로 한다.Hereinafter, the operation of the relay device for blocking DC power for a vehicle according to an embodiment of the present invention configured as described above will be described in more detail.
우선, 본 발명은 차량에서 현재 적용되고 있는 직류전원 제어용 릴레이인 기계식 접점 릴레이의 문제점인 아크 발생 문제와 채터링 문제를 함께 해결하기 위하여, 종래의 기계식 접점 릴레이(상술한 기계식 릴레이부(B))와 병렬 연결된 고전류 무접점 반도체 스위칭 릴레이(상술한 전자식 릴레이부(A))를 부착하여 순차 제어하게 된다.First, the present invention is to solve the arc generation problem and the chattering problem, which is a problem of a mechanical contact relay, which is a relay for DC power control currently applied in vehicles, a conventional mechanical contact relay (mechanical relay unit (B) described above) And a high-current solid-state semiconductor switching relay connected in parallel (electronic relay unit (A) described above) is sequentially controlled.
상기 기계식 접점 릴레이는 초기 접촉시에 아크 발생과 채터링 문제점을 가지고 있으나, 접촉 후에는 낮은 접촉 저항으로 고전류를 흘릴 수 있는 장점을 가지고 있다.The mechanical contact relay has an arc generation and chattering problem at the initial contact, but has the advantage of passing a high current with a low contact resistance after contact.
특히, 고전류용 기계식 접점의 임피던스는 1mΩ이하이므로, 고전류를 흘릴 수 있는 허용전류는 접촉단자(포인트)의 종류에 따라 수십~수백 A를 흘릴 수 있다.In particular, since the impedance of a mechanical contact for high current is 1 mΩ or less, the allowable current capable of flowing high current can flow tens to hundreds of A depending on the type of contact terminal (point).
이때, 접촉단자의 내구 수명은 발열에 의하여 결정되며, 접촉단자의 발열을 줄이는 것이 내구성 확보에 있어서 중요한 사항이라 할 수 있다.At this time, the endurance life of the contact terminal is determined by heat generation, and reducing heat generation of the contact terminal can be said to be an important matter in securing durability.
접촉단자의 발열은 아래 수학식에 의하여 발열이 발생된다.The heat generated by the contact terminal is generated by the following equation.
Joule 열 = α(R x I2)Joule column = α (R x I 2 )
접촉단자에서 발생되는 열은 단자의 접촉저항과 단자를 통해 흐르는 전류 자성의 곱에 비례한다. 이에 따라, 접촉 단자의 접촉 저항을 줄이면, 접촉 단자의 발열이 적어지게 되고, 발열이 적어지면 접촉단자의 내구수명은 길어지게 된다.The heat generated at the contact terminal is proportional to the product of the contact resistance of the terminal and the current magnetic flow through the terminal. Accordingly, when the contact resistance of the contact terminal is reduced, the heat generation of the contact terminal decreases, and when the heat generation decreases, the endurance life of the contact terminal increases.
접촉 단자면은 통상 은재질로 형성되고, 이는 금 다음으로 은의 전기저항이 적으므로 접촉단자로 사용되고 있다. 초기의 접촉단자는 우수한 전기 전도성을 유지하지만, 접촉단자면이 온오프를 반복하면서 아크가 발생하면서 그을음이 발생하게 된다.The contact terminal surface is usually formed of a silver material, which is used as a contact terminal since the electrical resistance of silver is small after gold. Although the initial contact terminal maintains excellent electrical conductivity, arcing occurs while the contact terminal surface repeatedly turns on and off, soot is generated.
이와 같이 발생된 그을음은 접촉저항을 높이게 되고, 접촉저항이 높아지면 접촉단자는 주울열이 발생하여 과열로 단자가 소착하므로, 그을음 발생이 되지 않게 하는 것이 접촉단자의 내구 수명 확보를 위한 필수 조건이다.The soot generated as described above increases the contact resistance, and when the contact resistance increases, the contact terminal generates Joule heat and the terminal adheres due to overheating, so that no soot is generated is an essential condition for securing the durability of the contact terminal. .
이에 따라, 본 발명은 기계식 릴레이 접점단자를 포함하여 제1 시퀀스로 동작되는 기계식 릴레이부(B)와 전자식 반도체 스위칭 소자를 포함하여 제2 시퀀스로 동작되는 전자식 릴레이부(A)를 병렬로 연결하게 된다.Accordingly, the present invention is to connect the mechanical relay unit (B) operated in a first sequence including a mechanical relay contact terminal and an electronic relay unit (A) operated in a second sequence including an electronic semiconductor switching element in parallel. do.
본 발명의 동작원리를 도 5를 참조하여 설명하자면, 메인(마이크로)프로세서를 통하여 릴레이 제어신호가 들어오면 반도체 스위칭 소자(즉, 전자식 릴레이부(A))를 먼저 온하여 차량 시스템의 순간 전류를 반도체 스위칭 소자로 도통시킨 후, 이후(대략 20ms후) 기계식 릴레이 접점단자(즉, 기계식 릴레이부(B))를 온시켜 반도체 스위칭 소자와 기계식 접점이 동시에 동작하도록 제어되며, 이때의 전류는 접촉저항이 적은 기계식 릴레이 접점단자로 흐르게 하여 본 차량용 직류전원 차단용 릴레이 장치(10)의 최종 출력파형이 생성된다.Referring to the operation principle of the present invention with reference to FIG. 5, when a relay control signal comes in through the main (micro) processor, the semiconductor switching element (that is, the electronic relay unit A) is first turned on to turn on the instantaneous current of the vehicle system. After conducting with the semiconductor switching element, the mechanical relay contact terminal (that is, the mechanical relay unit B) is subsequently turned on (approximately 20 ms) to control the semiconductor switching element and the mechanical contact to operate simultaneously, and the current at this time is the contact resistance. By flowing this little mechanical relay contact terminal, the final output waveform of the relay device for blocking DC power for the
보다 상세하게는, 먼저 메인(마이크로)프로세서를 통하여 릴레이 온 제어신호가 입력되면, 반도체 스위칭 소자를 온시켜 차량 시스템 전원의 초기 순간 과도전류를 반도체 스위칭 소자를 통하여 약 20ms 도통시키며, 반도체 스위칭 소자가 발열되기 전에 즉시 기계식 릴레이 접점단자를 온시키므로 이후 반도체 스위칭 소자와 기계식 접촉단자가 병렬로 온되어 동작된다.More specifically, when the relay-on control signal is first input through the main (micro) processor, the semiconductor switching element is turned on to conduct the initial instantaneous transient current of the vehicle system power supply through the semiconductor switching element for about 20 ms. Since the mechanical relay contact terminal is immediately turned on before heating, the semiconductor switching element and the mechanical contact terminal are turned on and operated in parallel.
이때, 전기적으로 반도체 스위칭 소자가 온되었을 시 반도체 스위칭 소자 양단간의 전압(Vdrop)은 수 V이내(반도체 스위칭 소자의 Vdrop = 접촉저항 x 전류 = 10mΩx100A = 1000mV)이고, 이 상태에서 기계식 릴레이 접점단자가 접촉되므로 기계식 릴레이 접점단자에 흐르는 전류는 순간적인 과도 전류가 흐르지 않게 되고(이미 반도체 스위칭 소자로 전류를 흘리고 있으므로), 이로 인하여 기계식 릴레이 접점 단자의 아크발생과 그을음 발생을 방지하게 되어 기계식 접점의 발열을 방지하게 되고, 이를 통하여 기계식 릴레이 접점단자의 내구수명을 반영구적으로 확보할 수 있게 된다.At this time, when the semiconductor switching element is electrically turned on, the voltage (Vdrop) between both ends of the semiconductor switching element is within several V (Vdrop = contact resistance x current = 10 mΩx100A = 1000 mV of the semiconductor switching element), and the mechanical relay contact terminal is in this state. Since it is in contact, the current flowing through the mechanical relay contact terminal does not flow instantaneous transient current (because it is already flowing through the semiconductor switching element), thereby preventing arcing and soot from the mechanical relay contact terminal, preventing heat generation of the mechanical contact It is prevented, and through this, it is possible to secure the endurance life of the mechanical relay contact terminal semi-permanently.
한편, 반도체 스위칭 소자는 접점을 사용하지 않고 회로의 개폐 기능을 사용하는 반도체 소자로서, 트랜지스터, 사이리스터, FET 등을 포함하고, 이들 소자들은 반응속도가 나노세컨드 단위로 고속제어가 가능하고, 무접점 방식이므로 채터링이 발생되지 않는 반 영구적인 스위치이다.Meanwhile, the semiconductor switching device is a semiconductor device that uses a circuit opening / closing function without using a contact, and includes transistors, thyristors, FETs, etc., and these devices are capable of high-speed control in response to nanoseconds, and contactless This is a semi-permanent switch with no chattering.
그러나, 반도체 스위칭 소자의 온저항이 수십 mΩ으로 고전류가 장시간 도통될 시 주울열이 발생될 수 있으므로, 반도체 스위칭 소자 단독으로는 고전류 스위치로 사용할려면 큰 방열판이 필요하게 되어, 고밀도의 컴팩트한 제품에는 적용하는 데에는 한계를 가지고 있는 소자이다.However, since the on-resistance of the semiconductor switching element is tens of mΩ and Joule heat may be generated when a high current is conducted for a long time, a large heat sink is required to use as a high-current switch alone, so a high-density compact product It is a device that has limitations in application.
이에 따라, 본 발명에서는 기계식 릴레이 접점단자와 반도체 스위칭 소자를 병렬로 결합하여 릴레이 제어 시퀀스는 아래와 같이 제어함으로써 아크 발생과 채터링 발생을 억제할 수 있다.Accordingly, in the present invention, by combining the mechanical relay contact terminal and the semiconductor switching element in parallel, the relay control sequence can be controlled as follows to suppress arcing and chattering.
우선, 초기 차량 시스템을 전원 스위치를 통하여 온시키고, 20ms의 짧은 시간 동안은 전자식 반도체 스위칭 소자만 무접점으로 온 상태로 동작하여 차량 시스템의 초기 전류를 도통시킨다. 이때, 기계식 릴레이 접점은 접촉되지 않았기 때문에 전류가 흐르지 않으므로 아크 발생과 채터링 문제가 발생되지 않게 된다.First, the initial vehicle system is turned on through a power switch, and for a short period of 20 ms, only the electronic semiconductor switching element operates in a contactless ON state to conduct the initial current of the vehicle system. At this time, since the mechanical relay contact is not contacted, no current flows, so that arcing and chattering problems are not generated.
그런 다음, 20ms 이후는 기계식 릴레이 접점이 온되어 전자식 반도체 스위칭 소자와 기계식 릴레이 접점이 동시에 온되어지고, 이때 이미 전자식 반도체 스위칭 소자로 전류가 흐르고 있기 때문에, 기계식 릴레이 접점이 채터링이 발생되어도 기계식 릴레이 접점의 전류변화가 거의 없게 되어 상술한 바와 같이 시간에 따른 전류변화량(di/dt)이 적게 되어 역기전력 노이즈 발생이 거의 없을 뿐만 아니라, 아크 발생도 되지 않게 된다. Then, after 20 ms, the mechanical relay contact is turned on, so that the electronic semiconductor switching element and the mechanical relay contact are turned on at the same time, and since the current is already flowing to the electronic semiconductor switching element, even if the mechanical relay contact is chattered, the mechanical relay As there is little current change of the contact point, as described above, the amount of current change (di / dt) with time is small, so that there is almost no back EMF noise and no arc is generated.
이후에는 전자식 반도체 스위칭 소자보다 접촉 저항이 적은 기계식 릴레이 접점으로 대다수 전류가 흘러 반도체 스위칭 소자로는 전류가 거의 흐르지 않으므로 발열이 거의 발생되지 않아, 반도체 스위칭 소자의 발열소손 위험성이 없어지며, 장시간 사용시 반도체 스위칭 소자의 발열 문제도 해결할 수 있다.Thereafter, since most of the current flows through the mechanical relay contact with less contact resistance than the electronic semiconductor switching element, almost no current flows through the semiconductor switching element, so that little heat is generated, and the risk of heat dissipation of the semiconductor switching element is eliminated. The heating problem of the switching element can also be solved.
또한, 메인(마이크로) 프로세서로부터 수신된 릴레이 제어신호가 오프인 경우에도 먼저 기계식 릴레이 접점이 오프되며, 이때 채터링이 발생되긴 하지만 반도체 스위칭 소자로 전류가 동시에 흐르므로, 상술한 바와 같이 시간에 따른 전류변화량(di/dt)이 적게 생성되어 기계식 릴레이 접점의 급격한 전류 하강을 막게 되어 아크발생과 채터링 문제가 발생되지 않게 된다.In addition, even when the relay control signal received from the main (micro) processor is off, the mechanical relay contact is first turned off, and at this time, although chattering occurs, current flows simultaneously to the semiconductor switching element, so as described above, A small amount of current change (di / dt) is generated to prevent a sudden drop in current of the mechanical relay contact, so that arcing and chattering problems do not occur.
또한, 기계식 릴레이 접점이 오프된 후 소정 시간(대략 100ms) 후에 무접점 방식의 반도체 스위칭 소자를 오프시키게 제어함으로써, 고전류 오프시 발생되는 아크와 채터링을 원천적으로 제거하게 되고, 이로 인하여 기계식 접점의 아크와 채터링 발생을 제거할 수 있다. 이때, 반도체 스위칭 소자로는 100ms동안만 고전류가 흐르고 있지만, 시간이 짧아 발열이 거의 일어나지 않게 된다.In addition, by controlling the contactless semiconductor switching element to be turned off after a predetermined time (approximately 100 ms) after the mechanical relay contact is turned off, the arc and chattering generated when the high current is turned off are fundamentally removed, thereby causing the mechanical contact Arc and chattering can be eliminated. At this time, a high current flows only for 100 ms as the semiconductor switching element, but due to the short time, almost no heat is generated.
상술한 바와 같이, 본 발명은 기계식 릴레이 접점과 전자식 반도체 스위칭 소자를 순차적으로 제어하여 도 6과 같은 전압파형을 출력함으로써, 유접점 방식의 기계식 릴레이 문제점인 아크와 채터링 발생은 무접점 방식의 반도체 스위칭 소자를 사용하여 보완시키며, 무접점방식의 반도체 스위칭 소자의 고전류 장시간 사용시 발열문제는 유접점 방식의 기계식 릴레이의 낮은 접촉저항을 이용하여 장시간 고전류 사용시 발열의 문제점을 보완할 수 있게 된다.As described above, the present invention sequentially controls the mechanical relay contact and the electronic semiconductor switching element to output the voltage waveform as shown in FIG. 6, so that the arc and chattering problems, which are mechanical relay problems of the contact point method, are solid state semiconductors. The switching element is used to compensate, and the problem of heat generation when using a high current for a long time using a contactless semiconductor switching element can compensate for the problem of heating when using a high current for a long time by using a low contact resistance of a mechanical relay of a contact type.
또한, 초기에 차량 시스템이 온되는 경우 약 20ms 동안은 반도체 스위칭 소자로만 전류가 흐르고 이후로는 기계식 릴레이 접점과 반도체 스위칭 소자로 동시에 전류가 흐르게 되지만, 저항이 적은 기계식 릴레이 접점으로 대다수 전류가 흘러 반도체 스위칭 소자로는 큰 전류가 흐르지 않게 되어 발열이 발생하지 않게 된다. 이러한 제어를 통하여, 릴레이 제어신호가 온될 시 발생되는 아크문제와 채터링 문제도 해결될 뿐만 아니라, 반도체 스위칭 소자의 발열문제도 해결되어 차량 시스템의 내구성을 확보할 수 있다.In addition, when the vehicle system is initially turned on, current flows only to the semiconductor switching element for about 20 ms, and thereafter, current flows simultaneously to the mechanical relay contact and the semiconductor switching element, but the majority of the current flows through the mechanical relay contact with low resistance. A large current does not flow through the switching element, and heat generation does not occur. Through this control, not only the arc problem and chattering problem generated when the relay control signal is turned on can be solved, but also the heat generation problem of the semiconductor switching element can be solved to ensure the durability of the vehicle system.
또한, 릴레이 제어신호가 오프될 시에도, 먼저 기계식 릴레이 접점을 오프시킨 후 약 100ms뒤에 반도체 스위칭 소자가 오프되므로, 아크 문제와 채터링 문제가 해결되며, 반도체 스위칭 소자에 흐르는 전류 시간이 100ms이므로 반도체 스위칭 소자의 발열문제도 보완할 수 있게 된다.In addition, even when the relay control signal is turned off, the mechanical switching contact is first turned off, and then the semiconductor switching element is turned off after about 100 ms, so that the arc problem and chattering problem are solved, and the current time flowing through the semiconductor switching element is 100 ms. The heating problem of the switching element can also be compensated.
한편, 본 발명에서는, 금속표면의 부식현상을 방지하기 위하여 차량용 직류전원 차단용 릴레이 장치(10)를 보호하기 위하여 구비된 금속재질의 케이스의 표면에 부식방지도포층이 도포될 수 있다. 이 부식방지도포층의 도포 재료는 벤즈이미다졸 20중량%, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 30중량%, 하프늄 15중량%, 유화몰리브덴(MoS2) 10중량%, 산화알루미늄 15중량%, 비스페놀 F형 디글리시딜에테르 10중량%로 구성되며, 코팅두께는 8㎛로 형성할 수 있다.On the other hand, in the present invention, a corrosion-resistant coating layer may be applied to the surface of a metallic case provided to protect the
벤즈이미다졸, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르, 비스페놀 F형 디글리시딜에테르는 부식 방지 및 변색 방지 등의 역할을 한다.Benzimidazole, propylene glycol methyl ether, and bisphenol F-type diglycidyl ether play a role of preventing corrosion and discoloration.
하프늄은 내부식성이 있는 전이 금속원소로서 뛰어난 방수성, 내식성 등을 갖도록 역할을 한다.Hafnium is a transition metal element with corrosion resistance, and serves to have excellent water resistance and corrosion resistance.
유화몰리브덴은 코팅피막의 표면에 습동성과 윤활성 등을 부여하는 역할을 한다.Molybdenum emulsifier plays a role in imparting slidability and lubricity to the surface of the coating film.
산화알루미늄은 내화도 및 화학적 안정성 등을 목적으로 첨가된다.Aluminum oxide is added for the purpose of fire resistance and chemical stability.
상기 구성 성분의 비율 및 코팅 두께를 상기와 같이 수치 한정한 이유는, 본 발명자가 수차례 실패를 거듭하면서 시험결과를 통해 분석한 결과, 상기 비율에서 최적의 부식방지 효과를 나타내었다.The reason for the numerical limitation of the ratio of the components and the coating thickness as described above, as a result of analyzing the results through the test results while the inventor repeatedly failed several times, exhibited the optimum corrosion prevention effect at the ratio.
한편, 전자식 릴레이부(A) 및 기계식 릴레이부(B) 외부면에는 오염물질의 부착방지 및 제거를 효과적으로 달성할 수 있도록 오염 방지도포용 조성물이 도포된 오염방지도포층이 형성될 수 있다.On the other hand, the external surface of the electronic relay unit (A) and the mechanical relay unit (B) may be formed with an anti-contamination coating layer coated with a composition for anti-contamination to effectively achieve prevention and removal of contaminants.
상기 오염 방지 도포용 조성물은 코카미도프로필베타인 및 암포 글리시네이트가 1:0.01 ~ 1:2 몰비로 포함되어 있고, 코카미도프로필베타인과 암포 글리시네이트의 총함량은 전체 수용액에 대해 1 ~10 중량%이다.The anti-fouling coating composition contains cocamidopropylbetaine and ampho glycinate in a molar ratio of 1: 0.01 to 1: 2, and the total content of cocamidopropyl betaine and ampho glycinate is 1 to 10% by weight.
상기 코카미도프로필베타인과 암포 글리시네이트는 몰비로서 1:0.01 ~ 1:2가 바람직한 바, 몰비가 상기 범위를 벗어나는 경우에는 도포성이 저하되거나 도포 후에 표면의 수분흡착이 증가하여 도포막이 제거되는 문제점이 있다.The cocamidopropyl betaine and ampho glycinate are preferably 1: 0.01 to 1: 2 as the molar ratio, and when the molar ratio is outside the above range, the applicability decreases or the water adsorption on the surface increases after application to remove the coating film. There is a problem.
상기 코카미도프로필베타인 및 암포 글리시네이트는 전제 조성물 수용액중 1~10 중량%가 바람직한 바, 1 중량% 미만이면 도포성이 저하되는 문제점이 있고, 10 중량%를 초과하면 도포막 두께의 증가로 인한 결정석출이 발생하기 쉽다.The cocamidopropyl betaine and ampho glycinate are preferably 1 to 10% by weight in the total composition aqueous solution, and if it is less than 1% by weight, there is a problem that coating property decreases, and when it exceeds 10% by weight, the thickness of the coating film increases. Crystal precipitation due to is likely to occur.
한편, 본 오염 방지 도포용 조성물을 도포하는 방법으로는 스프레이법에 의해 도포하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 오염 방지 도포용 조성물의 최종 도포막 두께는 550 ~ 2000Å이 바람직하며, 보다 바람직하게는 1100 ~ 1900Å이다. 상기 도포막의 두께가 550 Å미만이면 고온 열처리의 경우에 열화되는 문제점이 있고, 2000 Å을 초과하면 도포 표면의 결정석출이 발생하기 쉬운 단점이 있다.On the other hand, it is preferable to apply by the spray method as a method of applying the composition for preventing contamination. In addition, the final coating film thickness of the anti-fouling coating composition is preferably 550 ~ 2000Å, more preferably 1100 ~ 1900Å. If the thickness of the coating film is less than 550 이, there is a problem that deterioration occurs in the case of high temperature heat treatment, and if it exceeds 2000 Å, there is a disadvantage that crystal precipitation on the coated surface is likely to occur.
또한, 본 오염 방지 도포용 조성물은 코카미도프로필베타인 0.1 몰 및 암포 글리시네이트 0.05몰을 증류수 1000 ㎖에 첨가한 다음 교반하여 제조될 수 있다.In addition, the composition for preventing contamination can be prepared by adding 0.1 mol of cocamidopropyl betaine and 0.05 mol of ampho glycinate to 1000 mL of distilled water and then stirring.
이상에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예들에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 첨부하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능할 것이다.In the above, preferred embodiments according to the present invention have been illustrated and described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made to anyone having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention attached in the claims. .
1: 차량용 배터리 2: 직류전원 온오프 제어용 릴레이
3: 부하기기 5: 차량 전원 스위치
10: 차량용 직류전원 차단용 릴레이 장치
A: 전자식 릴레이부 B: 기계식 릴레이부
110: 제2 스위치 111: 제2 시퀀스 제어부
120: 제1 스위치 121: 제1 시퀀스 제어부1: Vehicle battery 2: DC power on / off control relay
3: Load equipment 5: Vehicle power switch
10: Relay device for blocking DC power for vehicles
A: Electronic relay unit B: Mechanical relay unit
110: second switch 111: second sequence control unit
120: first switch 121: first sequence control unit
Claims (6)
상기 부하기기로의 전력 공급을 제1 시퀀스로 수행하는 기계식 릴레이부; 및
상기 기계식 릴레이부에 병렬로 연결되어 상기 부하기기로의 전력 공급을 제2 시퀀스로 수행하는 전자식 릴레이부를 포함하고,
상기 부하기기로의 전력 공급시 상기 전자식 릴레이부는 상기 기계식 릴레이부보다 먼저 온되고, 상기 부하기기로의 전력 공급 차단시 상기 기계식 릴레이부는 상기 전자식 릴레이부보다 먼저 오프되도록 제어되며,
상기 기계식 릴레이부는
코일에 대한 접점의 온오프를 통하여 동작하는 제1 스위치; 및
상기 제1 스위치의 동작을 상기 제1 시퀀스로 제어하는 제1 시퀀스 제어부를 포함하고,
상기 전자식 릴레이부는
반도체 스위칭 소자의 온오프를 통하여 동작하는 제2 스위치; 및
상기 제2 스위치의 동작을 상기 제2 시퀀스로 제어하는 제2 시퀀스 제어부를 포함하며,
상기 제1 시퀀스 제어부는 상기 부하기기로의 전력 공급시 상기 제2 스위치보다 제1 시간 늦게 제1 스위치를 온 시키고, 상기 부하기기로의 전력 공급 차단시 상기 제2 스위치보다 제2 시간 빠르게 제1 스위치를 오프시키되, 상기 제1 시간은 상기 제2 시간보다 짧게 설정되고,
상기 제2 시퀀스 제어부는 상기 부하기기로의 전력 공급시 상기 제1 스위치보다 제1 시간 빠르게 제2 스위치를 온 시키고, 상기 부하기기로의 전력 공급 차단시 상기 제1 스위치보다 제2 시간 늦게 제2 스위치를 오프시키되, 상기 제1 시간은 상기 제2 시간보다 짧게 설정되며,
상기 제1 시퀀스 제어부 및 제2 시퀀스 제어부는 상기 차량용 직류전원 차단용 릴레이 장치의 메인 프로세서에 의하여 동작을 제어받고,
상기 메인프로세서를 통하여 릴레이 제어신호가 들어오면 전자식 릴레이부를 먼저 온하여 차량 시스템의 순간 전류를 반도체 스위칭 소자로 도통시킨 후, 일정 시간 후에 기계식 릴레이부를 온시켜 반도체 스위칭 소자와 기계식 접점이 동시에 동작하도록 제어되며, 이때의 전류는 접촉저항이 적은 기계식 릴레이 접점단자로 흐르게 하여 최종 출력파형이 생성되되,
전기적으로 반도체 스위칭 소자가 온되었을 시 반도체 스위칭 소자 양단간의 전압(Vdrop)은 수 V이내(반도체 스위칭 소자의 Vdrop = 접촉저항 x 전류)이고, 이 상태에서 기계식 릴레이 접점단자가 접촉되므로 기계식 릴레이 접점단자에 흐르는 전류는 순간적인 과도 전류가 흐르지 않게 되고, 이로 인하여 기계식 릴레이 접점 단자의 아크발생과 그을음 발생을 방지하게 되어 기계식 접점의 발열을 방지하게 되고;
상기 차량용 직류전원 차단용 릴레이 장치의 케이스의 표면에는 부식방지도포층이 도포되되, 상기 부식방지도포층의 도포 재료는 벤즈이미다졸 20중량%, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 30중량%, 하프늄 15중량%, 유화몰리브덴(MoS2) 10중량%, 산화알루미늄 15중량%, 비스페놀 F형 디글리시딜에테르 10중량%로 구성되며, 코팅두께는 8㎛로 형성되고;
상기 전자식 릴레이부 및 상기 기계식 릴레이부 외부면에는 오염 방지도포용 조성물이 도포된 오염방지도포층이 형성되되, 상기 오염 방지 도포용 조성물은 코카미도프로필베타인 및 암포 글리시네이트가 1:0.01 ~ 1:2 몰비로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 직류전원 차단용 릴레이 장치.In the DC power supply unit and a relay device for blocking the DC power supply for a vehicle connected between the load device receiving power from the DC power supply,
A mechanical relay unit that performs power supply to the loader in a first sequence; And
And an electronic relay unit connected in parallel to the mechanical relay unit to perform power supply to the loader in a second sequence,
When the power is supplied to the loader, the electronic relay unit is turned on before the mechanical relay unit, and when the power supply to the loader is cut off, the mechanical relay unit is controlled to be turned off before the electronic relay unit,
The mechanical relay unit
A first switch operated through on / off of a contact point to a coil; And
It includes a first sequence control unit for controlling the operation of the first switch to the first sequence,
The electronic relay unit
A second switch operating through on / off of the semiconductor switching element; And
It includes a second sequence control unit for controlling the operation of the second switch to the second sequence,
The first sequence control unit turns on a first switch a first time later than the second switch when supplying power to the loader, and a first time a second time faster than the second switch when the power supply to the loader is cut off. Switch off, the first time is set shorter than the second time,
The second sequence control unit turns on the second switch for a first time faster than the first switch when power is supplied to the loader, and when the power supply to the loader is cut off, the second switch is delayed by a second time later than the first switch. Switch off, the first time is set shorter than the second time,
The first sequence control unit and the second sequence control unit are controlled by the main processor of the relay device for blocking DC power for the vehicle,
When the relay control signal comes in through the main processor, the electronic relay unit is first turned on to conduct the instantaneous current of the vehicle system to the semiconductor switching element, and after a certain time, the mechanical relay unit is turned on to control the semiconductor switching element and the mechanical contact to operate simultaneously. In this case, the current flows to the mechanical relay contact terminal with low contact resistance to generate the final output waveform.
When the semiconductor switching element is turned on, the voltage (Vdrop) between both ends of the semiconductor switching element is within several V (Vdrop = contact resistance x current of the semiconductor switching element), and in this state, the mechanical relay contact terminal contacts, so the mechanical relay contact terminal The instantaneous transient current does not flow in the current, thereby preventing arcing and soot from the mechanical relay contact terminal, thereby preventing heat generation of the mechanical contact;
The surface of the case of the relay device for blocking the DC power supply for the vehicle is coated with an anti-corrosion coating layer. Consisting of 10% by weight of molybdenum emulsion (MoS2), 15% by weight of aluminum oxide, and 10% by weight of bisphenol F-type diglycidyl ether, the coating thickness being 8 µm;
On the outer surfaces of the electronic relay unit and the mechanical relay unit, an anti-fouling coating layer is formed on which an anti-fouling coating composition is applied, and the anti-pollution coating composition has cocamidopropyl betaine and ampho glycinate 1: 0.01 ~ A relay device for blocking DC power for a vehicle, characterized in that it consists of a 1: 2 molar ratio.
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