KR102134825B1 - Apparatus and method for controlling a power relay assembly - Google Patents

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Abstract

본 발명은 파워 릴레이 어셈블리 제어 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 파워 릴레이 어셈블리 제어 장치 및 방법은, 일측이 배터리팩의 (+)단에 연결되고, 타측이 인버터의 (+)단에 연결된 제1메인릴레이; 일측이 상기 배터리팩의 (-)단에 연결되고, 타측이 상기 인버터의 (-)단에 연결된 제2메인릴레이; 제1메인릴레이에 병렬 연결된 프리차지(Pre-charge)릴레이; 인버터의 입력단에 연결된 커패시터의 전압과 기준전압을 비교하는 비교부; 및 제2메인릴레이 및 프리차지릴레이의 온(ON)/오프(OFF) 스위칭을 제어하고, 비교부로부터 출력되는 비교결과에 따른 신호에 기초하여 회로의 문제 발생 여부를 진단하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention discloses a power relay assembly control device and method. Power relay assembly control apparatus and method of the present invention, one side is connected to the (+) terminal of the battery pack, the other side of the first main relay connected to the (+) terminal of the inverter; A second main relay having one side connected to the negative terminal of the battery pack and the other side connected to the negative terminal of the inverter; A pre-charge relay connected in parallel to the first main relay; A comparison unit comparing the voltage of the capacitor connected to the input terminal of the inverter with the reference voltage; And a control unit controlling on/off switching of the second main relay and the precharge relay, and diagnosing whether a circuit problem occurs based on a signal according to a comparison result output from the comparison unit. It is characterized by.

Figure R1020180052247
Figure R1020180052247

Description

파워 릴레이 어셈블리 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING A POWER RELAY ASSEMBLY}Power relay assembly control device and method{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING A POWER RELAY ASSEMBLY}

본 발명은 파워 릴레이 어셈블리 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 파워 릴레이 어셈블리 자체에서 능동적인 제어 및 진단이 가능하도록 하는 파워 릴레이 어셈블리 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a power relay assembly control apparatus and method, and more particularly, to a power relay assembly control apparatus and method enabling active control and diagnosis in the power relay assembly itself.

일반적으로 전기자동차(Electric vehicle)나 하이브리드자동차(Hybrid vehicle)는 구동원이 되는 전기모터에 전력을 공급하기 위한 주동력원으로 고전압 배터리를 탑재하고 있다. 이때, 파워 릴레이 어셈블리(Power Relay Assembly, PRA)는 고전압 배터리와 전기모터 사이에 위치하여 그 연결을 담당하는 장치로, 복수 개의 릴레이 및 저항 등을 포함한다.In general, an electric vehicle or a hybrid vehicle is equipped with a high voltage battery as a main power source for supplying electric power to an electric motor as a driving source. At this time, the power relay assembly (Power Relay Assembly, PRA) is a device that is located between the high-voltage battery and the electric motor to take charge of the connection, and includes a plurality of relays and resistors.

즉, 파워 릴레이 어셈블리(PRA)는 메인릴레이(+, -)와 프리차지(Pre-charge) 회로(저항, 릴레이)로 구성되며, 메인릴레이 동작을 통해 배터리 전원이 인버터 측으로 공급되고, 인버터 출력을 통해 모터가 구동된다. 다시 말해, 전기모터를 이용하여 자동차를 주행할 때, 메인릴레이를 접속시켜서 배터리의 전원이 메인릴레이와, 인버터 입력단에 구비된 커패시터를 통해 인버터로 공급되고, 상기 인버터의 직/교류 전환에 의해 모터가 작동된다. That is, the power relay assembly (PRA) is composed of a main relay (+, -) and a pre-charge circuit (resistance, relay), the battery power is supplied to the inverter side through the main relay operation, the inverter output Through which the motor is driven. In other words, when driving a vehicle using an electric motor, the main relay is connected to supply power to the battery through the main relay and a capacitor provided at the input of the inverter to the inverter. Is working.

이때, 고전압 배터리를 사용하고 있어, 메인릴레이를 직접적으로 접속시키는 경우 아크(Arc)발생 등으로 인해 릴레이가 융착 또는 파손될 우려가 있었다. At this time, since a high voltage battery is used, when the main relay is directly connected, there is a fear that the relay may be fused or damaged due to arc generation.

이에, 종래에는 프리차지 회로를 병렬로 구성하여, 배터리와 인버터 입력단 커패시터가 메인릴레이로 연결되기 이전에 프리차지 회로를 통해 커패시터 측에 전압을 충전하고 이후에 메인릴레이를 연결하여 전압 차이에 의한 과도 전류 방지를 통해 아크를 방지하였다. Thus, in the related art, the precharge circuit is configured in parallel, and the voltage is charged to the capacitor side through the precharge circuit before the battery and the inverter input terminal capacitors are connected to the main relay, and then the main relay is connected to the transient due to the voltage difference. The arc was prevented by preventing current.

그러나, 종래의 파워 릴레이 어셈블리(PRA) 제어의 경우 BMS(Battery Management System)에서 메인릴레이(-), 프리차지릴레이, 메인릴레이(+)를 각각 제어해야 하기 때문에 별도의 제어 회로들이 각각 구성되어야 한다. 또한, BMS에서 파워 릴레이 어셈블리(PRA)의 고장을 진단하고 그에 따른 제어를 해야 하기 때문에 BMS 제어 오동작 시 파워 릴레이 어셈블리(PRA)에 대한 안정성에 문제가 발생할 수 있다. However, in the case of the conventional power relay assembly (PRA) control, since the main relay (-), the pre-charge relay, and the main relay (+) must be controlled in the battery management system (BMS), separate control circuits must be configured respectively. . In addition, since the failure of the power relay assembly (PRA) in the BMS must be diagnosed and control accordingly, a problem in stability of the power relay assembly (PRA) may occur when the BMS control malfunctions.

본 발명의 배경기술로는 대한민국 등록특허공보 제10-1533813호(공고일 : 2015.07.03.공고)인 파워 릴레이 어셈블리 제어 장치 및 방법"이 있다.Background art of the present invention is the Republic of Korea Patent Registration No. 10-1533813 (announcement: 2015.07.03.announcement) power relay assembly control device and method".

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 창안된 것으로, 파워 릴레이 어셈블리 자체에서 능동적인 제어 및 진단이 가능하도록 하는 파워 릴레이 어셈블리 제어 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.According to an aspect of the present invention, the present invention was devised to improve the above problems, and aims to provide a power relay assembly control device and method for enabling active control and diagnosis in the power relay assembly itself. do.

본 발명의 일 측면에 따른 파워 릴레이 어셈블리 제어 장치는, 일측이 배터리팩의 (+)단에 연결되고, 타측이 인버터의 (+)단에 연결된 제1메인릴레이; 일측이 상기 배터리팩의 (-)단에 연결되고, 타측이 상기 인버터의 (-)단에 연결된 제2메인릴레이; 상기 제1메인릴레이에 병렬 연결된 프리차지(Pre-charge)릴레이; 상기 인버터의 입력단에 연결된 커패시터의 전압과 기준전압을 비교하는 비교부; 및 상기 제2메인릴레이 및 프리차지릴레이의 온(ON)/오프(OFF) 스위칭을 제어하고, 상기 비교부로부터 출력되는 상기 비교결과에 따른 신호에 기초하여 회로의 문제 발생 여부를 진단하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Power relay assembly control apparatus according to an aspect of the present invention, one side is connected to the (+) terminal of the battery pack, the other side of the first main relay connected to the (+) terminal of the inverter; A second main relay having one side connected to the negative terminal of the battery pack and the other side connected to the negative terminal of the inverter; A pre-charge relay connected in parallel to the first main relay; A comparison unit comparing the voltage of the capacitor connected to the input terminal of the inverter with a reference voltage; And a control unit controlling on/off switching of the second main relay and precharge relay, and diagnosing whether a circuit problem occurs based on a signal according to the comparison result output from the comparison unit. It characterized in that it comprises.

본 발명에서, 상기 비교부는, 상기 인버터 입력단 커패시터 전압이 상기 기준전압 이상이면, 상기 제1메인릴레이에 하이(High) 신호를 출력하고, 상기 인버터 입력단 커패시터 전압이 상기 기준전압 미만이면, 상기 제1메인릴레이에 로우(Low) 신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the comparator outputs a high signal to the first main relay when the inverter input terminal capacitor voltage is greater than or equal to the reference voltage, and if the inverter input terminal capacitor voltage is less than the reference voltage, the first It is characterized by outputting a low signal to the main relay.

본 발명에서, 상기 제1메인릴레이는, 상기 비교부로부터 하이 신호가 입력되면 온 스위칭 동작하고, 로우 신호가 입력되면 오프 스위칭 상태를 유지하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the first main relay is characterized in that it is switched on when a high signal is input from the comparator and maintains an off-switched state when a low signal is input.

본 발명에서, 상기 제어부는, 상기 제2메인릴레이 및 프리차지릴레이를 온 스위칭하여 상기 인버터의 입력단에 연결된 커패시터를 충전하고, 상기 충전된 커패시터의 전압이 상기 기준전압 미만으로 상기 비교부에서 로우 신호가 출력되면, 상기 제1메인릴레이의 미동작시간을 판단하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the controller charges the capacitor connected to the input terminal of the inverter by switching on and off the second main relay and the pre-charge relay, and the signal of the charged capacitor is lower than the reference voltage at the comparator. When is output, it is characterized in that to determine the non-operation time of the first main relay.

본 발명에서, 상기 제어부는, 상기 제1메인릴레이의 미동작시간이 설정시간 이상인 경우, 회로에 문제가 발생하였다고 진단하여 상기 제2메인릴레이 및 프리차지릴레이를 오프 스위칭하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the control unit is characterized in that when the non-operation time of the first main relay is greater than or equal to the set time, the circuit is diagnosed as having a problem, and the second main relay and the precharge relay are switched off.

본 발명에서, 상기 설정시간은, 상기 프리차지저항과 상기 인버터 입력단 커패시터의 용량을 이용한 RC 시정수 값에 기초하여 설정되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the setting time is characterized in that it is set based on the RC time constant value using the capacity of the pre-charge resistor and the capacitor of the input terminal of the inverter.

본 발명의 다른 측면에 따른 파워 릴레이 어셈블리 제어 방법은, 일측이 배터리팩의 (+)단에 연결되고, 타측이 인버터의 (+)단에 연결된 제1메인릴레이와, 일측이 상기 배터리팩의 (-)단에 연결되고, 타측이 상기 인버터의 (-)단에 연결된 제2메인릴레이와, 상기 제1메인릴레이에 병렬 연결된 프리차지(Pre-charge)릴레이 및, 상기 인버터의 입력단에 연결된 커패시터의 전압과 기준전압을 비교하는 비교부;를 포함하는 파워 릴레이 어셈블리 제어 방법에 있어서, 상기 제어부가 상기 제2메인릴레이 및 프리차지릴레이를 온 스위칭하여 상기 인버터의 입력단에 연결된 커패시터를 충전하는 단계; 및 상기 제어부가 상기 비교부로부터 출력되는 상기 비교결과에 따른 신호에 기초하여 회로의 문제 발생 여부를 진단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Power relay assembly control method according to another aspect of the present invention, one side is connected to the (+) terminal of the battery pack, the other side of the first main relay connected to the (+) terminal of the inverter, and one side of the battery pack ( -) a second main relay connected to the terminal, the other side connected to the negative terminal of the inverter, a pre-charge relay connected in parallel to the first main relay, and a capacitor connected to the input terminal of the inverter. A power relay assembly control method comprising: comparing a voltage and a reference voltage, the control method comprising: charging a capacitor connected to an input terminal of the inverter by switching on and off the second main relay and the precharge relay; And diagnosing whether a circuit problem occurs based on a signal according to the comparison result output from the comparison unit by the control unit.

본 발명에서, 상기 회로의 문제 발생 여부를 진단하는 단계는, 상기 인버터 입력단 커패시터 전압이 상기 기준전압 미만으로, 상기 비교부로부터 로우(Low) 신호가 출력되면, 상기 제어부가 상기 제1메인릴레이의 미동작시간을 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the step of diagnosing whether or not a problem occurs in the circuit may include when the capacitor input voltage of the inverter is less than the reference voltage and a low signal is output from the comparator, the controller controls the first main relay. And determining a non-operation time.

본 발명에서, 상기 제어부는, 상기 제1메인릴레이의 미동작시간이 설정시간 이상인 경우, 회로에 문제가 발생하였다고 진단하여 상기 제2메인릴레이 및 프리차지릴레이를 오프 스위칭하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the control unit is characterized in that when the non-operation time of the first main relay is greater than or equal to the set time, the circuit is diagnosed as having a problem, and the second main relay and the precharge relay are switched off.

본 발명에서, 상기 설정시간은, 상기 프리차지저항과 상기 인버터 입력단 커패시터의 용량을 이용한 RC 시정수 값에 기초하여 설정되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the setting time is characterized in that it is set based on the RC time constant value using the capacity of the pre-charge resistor and the capacitor of the input terminal of the inverter.

본 발명의 일 실시예에 따른 파워 릴레이 어셈블리 제어 장치 및 방법은, 파워 릴레이 어셈블리 자체에서 능동적인 제어 및 진단이 가능하도록 함으로써, 제어회로의 수를 줄일 수 있고, 문제 발생 시 파워 릴레이 어셈블리 자체에서 진단이 가능하도록 하여 안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.Power relay assembly control apparatus and method according to an embodiment of the present invention, by enabling active control and diagnostics in the power relay assembly itself, it is possible to reduce the number of control circuits, when the problem occurs, the power relay assembly itself diagnosis This makes it possible to improve the stability.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 릴레이 어셈블리 제어 장치를 설명하기 위한 개략적인 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 릴레이 어셈블리 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.1 is a schematic circuit diagram illustrating a power relay assembly control apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method of controlling a power relay assembly according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 릴레이 어셈블리 제어 장치 및 방법을 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. Hereinafter, a power relay assembly control apparatus and method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this process, the thickness of the lines or the size of components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to a user's or operator's intention or practice. Therefore, the definition of these terms should be made based on the contents throughout the present specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 릴레이 어셈블리 제어 장치를 설명하기 위한 개략적인 회로도로서, 이를 참조하여 파워 릴레이 어셈블리 제어 장치를 설명하면 다음과 같다.1 is a schematic circuit diagram for explaining a power relay assembly control apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to this, the power relay assembly control apparatus will be described as follows.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 릴레이 어셈블리 제어 장치는, 배터리팩(10)과 인버터(20) 사이에 연결되어, 배터리팩(10)의 전원이 인버터(20) 측으로 공급되도록 동작할 수 있다. 다시 말해, 제1메인릴레이(110)를 접속시켜 배터리팩(10)의 전원이 제1메인릴레이(110)와, 인버터(20) 입력단에 연결된 커패시터를 통해 인버터(20)로 공급되도록 할 수 있다.1, the power relay assembly control device according to an embodiment of the present invention is connected between the battery pack 10 and the inverter 20, the power of the battery pack 10 is the inverter 20 It can operate to be supplied to the side. In other words, by connecting the first main relay 110, power of the battery pack 10 can be supplied to the inverter 20 through the first main relay 110 and a capacitor connected to the input terminal of the inverter 20. .

배터리팩(10)은 다수의 배터리 셀을 포함하고 고전압의 전기를 충전하여 예컨대 전기자동차에 전원을 공급한다. 배터리팩(10)은 납전지, 니켈 수소전지, 리튬 이온전지 등이 이용될 수 있다.The battery pack 10 includes a plurality of battery cells and charges high voltage electricity to supply power to, for example, an electric vehicle. The battery pack 10 may be a lead battery, a nickel hydrogen battery, a lithium ion battery, or the like.

인버터(20)는 전기자동차의 추진력을 관장하는 장치로서, 전동 파워트레인의 일부이며, 배터리팩(10) 내에 저장된 직류 에너지를 차량의 전기모터 운행에 필요한 교류 전압으로 변환하는 역할을 한다.The inverter 20 is a device that controls the propulsive power of an electric vehicle, and is a part of an electric power train, and serves to convert DC energy stored in the battery pack 10 into AC voltage required for driving the electric motor of the vehicle.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 파워 릴레이 어셈블리 제어 장치(100)는, 제1메인릴레이(110), 제2메인릴레이(120), 프리차지릴레이(130), 프리차지저항(140), 기준전압설정부(150), 비교부(160), 스위칭부(170) 및 제어부(180)를 포함하고, 상기 기준전압설정부(150)는 제1저항(151) 및 제2저항(152)을 포함한다. 1, the power relay assembly control apparatus 100 of the present embodiment, the first main relay 110, the second main relay 120, the pre-charge relay 130, the pre-charge resistor 140 , A reference voltage setting unit 150, a comparison unit 160, a switching unit 170 and a control unit 180, wherein the reference voltage setting unit 150 includes a first resistor 151 and a second resistor 152 ).

이때, 제1메인릴레이(110)는 일측이 배터리팩(10)의 (+)단에 연결되고, 타측이 인버터(20)의 (+)단에 연결된다. 그리고, 제2메인릴레이(120)는 일측이 상기 배터리팩(10)의 (-)단에 연결되고, 타측이 상기 인버터(20)의 (-)단에 연결된다. At this time, the first main relay 110, one side is connected to the (+) terminal of the battery pack 10, and the other side is connected to the (+) terminal of the inverter 20. In addition, one side of the second main relay 120 is connected to the (-) terminal of the battery pack 10, and the other side of the second main relay 120 is connected to the (-) terminal of the inverter 20.

또한, 제1메인릴레이(110)에는 프리차지릴레이(130)와 프리차지저항(140)이 병렬로 연결되고, 프리차지릴레이(130)와 프리차지저항(140)은 직렬로 연결된다. 즉, 상기 제1메인릴레이(110)는 바이패스를 형성하여 배터리팩(10)과 인버터(20) 입력단 커패시터가 제1메인릴레이(110)로 연결되기 이전에 프리차지릴레이(130) 및 프리차지저항(140)을 통해 커패시터 측에 전압을 충전하고 이후에 제1메인릴레이(110)를 연결함으로써, 전압 차이에 의한 과도 전류 방지를 통해 아크를 방지할 수 있다.In addition, the precharge relay 130 and the precharge resistor 140 are connected in parallel to the first main relay 110, and the precharge relay 130 and the precharge resistor 140 are connected in series. That is, the first main relay 110 forms a bypass so that the pre-charge relay 130 and the pre-charge before the battery pack 10 and the input terminal capacitor of the inverter 20 are connected to the first main relay 110. By charging the voltage on the capacitor side through the resistor 140 and then connecting the first main relay 110, arcing can be prevented by preventing the transient current due to the voltage difference.

비교부(160)는 인버터(20)의 입력단에 연결된 커패시터의 전압과 기준전압을 비교하여 신호를 출력하는 것으로, 제1저항(151)과 제2저항(152) 사이의 노드(A)에 걸리는 기준전압이 비교부(160)의 (-)단에 입력되고, 인버터(20)의 입력단에 연결된 커패시터의 전압이 비교부(160)의 (+)단에 입력될 수 있다. 그리고, 비교부(160)의 출력단은 스위칭부(170)의 게이트(G)단과 연결되어, 비교부(160)의 신호에 따라 스위칭부(170)가 온/오프 스위칭 동작하도록 할 수 있고, 이에 따라 상기 스위칭부(170)의 드레인(D)단에 연결된 제1메인릴레이(110)가 온/오프 스위칭 동작하도록 할 수 있다.The comparator 160 compares the voltage of the capacitor connected to the input terminal of the inverter 20 and the reference voltage to output a signal, which is applied to the node A between the first resistor 151 and the second resistor 152 The reference voltage is input to the (-) terminal of the comparator 160, and the voltage of the capacitor connected to the input terminal of the inverter 20 can be input to the (+) terminal of the comparator 160. And, the output terminal of the comparator 160 is connected to the gate (G) terminal of the switching unit 170, so that the switching unit 170 can be switched on/off according to the signal of the comparator 160, thereby Accordingly, the first main relay 110 connected to the drain (D) terminal of the switching unit 170 may be switched on/off.

즉, 본 실시예에서는, 비교부(160)에서 하이 신호가 출력되는 경우, 스위칭부(170)가 온 스위칭 동작하여 전류가 흐르도록 할 수 있고, 상기 전류에 의해 제1메인릴레이(110)가 온 스위칭 동작할 수 있다. 이때, 스위칭부(170)는 n채널 MOSFET으로 구성될 수 있으나, 한정되지는 않는다.That is, in the present embodiment, when a high signal is output from the comparator 160, the switching unit 170 may be switched on so that current flows, and the first main relay 110 is driven by the current. It can operate on switching. At this time, the switching unit 170 may be composed of an n-channel MOSFET, but is not limited.

또한, 상술한 바와 같이 본 실시예에서는 기준전압설정부(150)를 포함하여, 저항분배를 통해 배터리팩(10) 전압의 일정치를 기준전압으로 설정할 수 있다. 예컨대, 배터리팩(10) 전압의 80~90%를 기준전압으로 설정할 수 있다.In addition, as described above, in the present embodiment, the reference voltage setting unit 150 may be included, and a predetermined value of the voltage of the battery pack 10 may be set as a reference voltage through resistance distribution. For example, 80 to 90% of the voltage of the battery pack 10 may be set as a reference voltage.

한편, 상기 제1메인릴레이(110)는 비교부(160)의 출력 신호에 따라 온/오프 스위칭 동작할 수 있고, 제2메인릴레이(120) 및 프리차지릴레이(130)는 제어부(180)의 제어신호에 따라 온/오프 스위칭 동작할 수 있다. 다만, 제1메인릴레이(110)도 제어부(180)의 제어 신호에 의해 온/오프 스위칭 동작되도록 할 수도 있다.Meanwhile, the first main relay 110 may be switched on/off according to the output signal of the comparator 160, and the second main relay 120 and the precharge relay 130 may be controlled by the controller 180. On/off switching may be performed according to the control signal. However, the first main relay 110 may also be switched on/off by a control signal from the controller 180.

제어부(180)는 제2메인릴레이(120) 및 프리차지릴레이(130)의 온/오프 스위칭을 제어하고, 비교부(160)로부터 출력되는 비교결과에 따른 신호에 기초하여 회로의 문제 발생 여부를 진단할 수 있다.The controller 180 controls on/off switching of the second main relay 120 and the precharge relay 130, and determines whether a circuit problem occurs based on a signal according to the comparison result output from the comparator 160. Can be diagnosed.

보다 구체적으로 살펴보면, 제어부(180)는 BMS(Battery Management System)로부터 제2메인릴레이(120)와 프리차지릴레이(130)의 온 신호가 입력되거나, 주행신호가 입력되거나, 진단신호가 입력되는 경우, 제2메인릴레이(120) 및 프리차지릴레이(130)를 온 스위칭하여 인버터(20)의 입력단에 연결된 커패시터를 충전할 수 있는데, 상기 인버터(20)의 입력단에 연결된 커패시터가 충전되면, 비교부(160)는 상기 인버터(20)의 입력단에 연결된 커패시터의 전압과 미리 설정된 기준전압을 비교하여 하이(High)신호 또는 로우(Low)신호를 출력한다.In more detail, when the on signal of the second main relay 120 and the pre-charge relay 130 is input from the battery management system (BMS), a driving signal is input, or a diagnostic signal is input, , The second main relay 120 and the pre-charge relay 130 can be switched on to charge the capacitor connected to the input terminal of the inverter 20. When the capacitor connected to the input terminal of the inverter 20 is charged, the comparison unit (160) compares the voltage of the capacitor connected to the input terminal of the inverter 20 with a preset reference voltage and outputs a high signal or a low signal.

즉, 비교부(160)는 인버터(20) 입력단 커패시터 전압이 기준전압 이상일 때, 제1메인릴레이(110)에 하이(High) 신호를 출력하고, 인버터(20) 입력단 커패시터 전압이 기준전압 미만일 때, 상기 제1메인릴레이(110)에 로우(Low) 신호를 출력할 수 있다.That is, the comparator 160 outputs a high signal to the first main relay 110 when the capacitor voltage of the input terminal of the inverter 20 is greater than or equal to the reference voltage, and when the capacitor voltage of the input terminal of the inverter 20 is less than the reference voltage , A low signal may be output to the first main relay 110.

이때, 제어부(180)는 상기 충전된 커패시터의 전압이 상기 기준전압 미만으로 상기 비교부(160)에서 로우 신호가 출력되면, 제1메인릴레이(110)의 미동작시간을 판단할 수 있다. 다시 말해, 비교부(160)에서 로우 신호가 출력되면, 제1메인릴레이(110)는 오프 스위칭 상태를 유지하게 되고, 제어부(180)는 이러한 제1메인릴레이(110)의 오프 스위칭 상태 유지 시간, 즉 미동작시간을 체크할 수 있다. 여기서, 설정시간은 프리차지저항(140)과 인버터(20) 입력단 커패시터의 용량을 이용한 RC 시정수 값에 기초하여 설정될 수 있으며, 예컨대 200ms 이내로 설정될 수 있다.In this case, when the voltage of the charged capacitor is lower than the reference voltage and a low signal is output from the comparator 160, the controller 180 may determine an inactivity time of the first main relay 110. In other words, when a low signal is output from the comparator 160, the first main relay 110 maintains an off-switching state, and the control unit 180 maintains the off-switching state of the first main relay 110 That is, the inactivity time can be checked. Here, the set time may be set based on the RC time constant value using the capacity of the pre-charge resistor 140 and the capacitor of the input terminal of the inverter 20, for example, within 200 ms.

즉, 비교부(160)에서 하이 신호가 출력되면 커패시터의 전압이 기준전압 이상으로 정상적으로 충전된 상태, 즉 회로에 문제가 발생하지 않은 정상 상태이므로, 제1메인릴레이(110)가 접속되도록 할 수 있다. 이때, 제어부(180)는 차량 주행 모드를 수행할 수 있다. 그리고, 비교부(160)에서 로우 신호가 출력되면 커패시터의 전압이 기준전압 미만으로, 정상적으로 충전되지 않은 상태, 즉 회로에 문제가 발생하였을 수 있으므로, 제1메인릴레이(110)가 접속되지 않도록 할 수 있다. 이때, 제어부(180)는 제1메인릴레이(110)가 접속되지 않은 미동작시간을 체크하여, 미동작시간이 설정시간 이상이면 회로에 문제가 발생하였다고 진단한다. 따라서, 제어부(180)는 제2메인릴레이(120) 및 프리차지릴레이(130)를 오프 스위칭 제어할 수 있고, 이에 시스템 점검 모드를 수행할 수 있다. That is, when a high signal is output from the comparator 160, since the voltage of the capacitor is normally charged above the reference voltage, that is, a normal state in which no problem occurs in the circuit, the first main relay 110 can be connected. have. At this time, the controller 180 may perform a vehicle driving mode. In addition, when the low signal is output from the comparator 160, the voltage of the capacitor is less than the reference voltage, and the state is not normally charged, that is, the circuit may have a problem, so that the first main relay 110 is not connected. Can. At this time, the control unit 180 checks the non-operation time to which the first main relay 110 is not connected, and diagnoses that a problem has occurred in the circuit if the non-operation time is longer than the set time. Accordingly, the control unit 180 may perform off-switching control of the second main relay 120 and the pre-charge relay 130, thereby performing a system check mode.

따라서, 본 실시예는 회로에 문제가 발생하였는지 여부를 진단하기 위해 별도의 회로를 추가하거나, 회로의 소자의 일부를 탈거하여 진단하지 않고, 인버터(20) 입력단 커패시터 전압이 기준전압 미만인 상태가 설정시간 이상이면 회로에 문제가 발생하였다고 진단하는 것으로, 자체적으로 회로의 문제를 진단하여 문제 발생 시 하드웨어 차단을 함으로써, 고장에 대한 리던던시(Redundancy)를 확보할 수 있는 효과가 있다. Therefore, the present embodiment does not add a separate circuit to diagnose whether a problem has occurred in the circuit, or removes a part of the circuit to diagnose, and sets the state in which the capacitor voltage at the input terminal of the inverter 20 is less than the reference voltage. If it is longer than time, it is diagnosed that a problem has occurred in the circuit. By diagnosing a problem in the circuit by itself, the hardware is cut off when a problem occurs, thereby ensuring redundancy for a failure.

한편, 본 실시예에서 제어부(180)는 비교부(160)에서 로우 신호가 출력되면 이를 감지하여 제1메인릴레이(110)의 미동작시간을 판단할 수 있으나, 스위칭부(170)의 온 동작에 따른 전류의 흐름을 감지하여 제1메인릴레이(110)의 미동작시간을 판단할 수도 있으며, 이에 한정되지는 않는다. On the other hand, in this embodiment, the control unit 180 may detect the inactivity time of the first main relay 110 by detecting this when the low signal is output from the comparator 160, but the on operation of the switching unit 170 It is also possible to determine the inactivity time of the first main relay 110 by sensing the flow of the current according to, but is not limited thereto.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 릴레이 어셈블리 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도로서, 이를 참조하여 파워 릴레이 어셈블리 제어 방법을 설명하면 다음과 같다.2 is a flow chart for explaining a method for controlling a power relay assembly according to an embodiment of the present invention. Referring to this, a method for controlling a power relay assembly is as follows.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 릴레이 어셈블리 제어 방법은, 먼저 제어부(180)가 제2메인릴레이(120)를 온 스위칭하고(S10), 프리차지릴레이(130)를 온 스위칭한다(S20).As shown in FIG. 2, in the method of controlling a power relay assembly according to an embodiment of the present invention, first, the controller 180 switches on and off the second main relay 120 (S10), and the precharge relay 130 Is switched on (S20).

이때, 제2메인릴레이(120)와 프리차지릴레이(130)가 온 스위칭됨에 따라, 인버터(20)의 입력단에 연결된 커패시터가 충전된다. 그리고, 비교부(160)는 상기 인버터(20)의 입력단에 연결된 커패시터의 전압과 기준전압을 비교하여 하이(High)신호 또는 로우(Low)신호를 출력한다.At this time, as the second main relay 120 and the pre-charge relay 130 are switched on, the capacitor connected to the input terminal of the inverter 20 is charged. Then, the comparison unit 160 compares the voltage of the capacitor connected to the input terminal of the inverter 20 and the reference voltage to output a high signal or a low signal.

즉, 비교부(160)는 인버터(20) 입력단 커패시터 전압이 기준전압 이상이면, 제1메인릴레이(110)에 하이(High) 신호를 출력하고, 인버터(20) 입력단 커패시터 전압이 기준전압 미만이면, 상기 제1메인릴레이(110)에 로우(Low) 신호를 출력한다.That is, the comparator 160 outputs a high signal to the first main relay 110 when the capacitor voltage of the input terminal of the inverter 20 is greater than or equal to the reference voltage, and when the capacitor voltage of the input terminal of the inverter 20 is less than the reference voltage , A low signal is output to the first main relay 110.

한편, 본 실시예에서는 기준전압설정부(150)를 포함하여, 저항분배를 통해 배터리팩(10) 전압의 일정치를 기준전압으로 설정할 수 있다. 예컨대, 배터리팩(10) 전압의 80~90%를 기준전압으로 설정할 수 있다.Meanwhile, in the present embodiment, the reference voltage setting unit 150 may be included, and a predetermined value of the voltage of the battery pack 10 may be set as a reference voltage through resistance distribution. For example, 80 to 90% of the voltage of the battery pack 10 may be set as a reference voltage.

다음으로, 제어부(180)는 제1메인릴레이(110)의 미동작시간을 체크한다(S30).Next, the controller 180 checks the inactivity time of the first main relay 110 (S30).

이때, 제어부(180)는 인버터(20) 입력단 커패시터 전압이 기준전압 미만으로, 상기 비교부(160)로부터 로우 신호가 출력될 때, 제1메인릴레이(110)의 미동작시간을 체크할 수 있다.In this case, when the capacitor voltage of the input terminal of the inverter 20 is less than the reference voltage and a low signal is output from the comparator 160, the controller 180 may check the inactivity time of the first main relay 110. .

즉, 비교부(160)에서 하이 신호가 출력되면 커패시터의 전압이 기준전압 이상으로 정상적으로 충전된 상태, 즉 회로에 문제가 발생하지 않은 정상 상태이므로, 제1메인릴레이(110)가 접속되도록 할 수 있고, 비교부(160)에서 로우 신호가 출력되면 커패시터의 전압이 기준전압 미만으로, 정상적으로 충전되지 않은 상태, 즉 회로에 문제가 발생하였을 수 있으므로, 제1메인릴레이(110)가 접속되지 않도록 할 수 있다. 이때, 제어부(180)가 제1메인릴레이(110)가 접속되지 않은 미동작시간을 체크하는 것이다. That is, when a high signal is output from the comparator 160, since the voltage of the capacitor is normally charged above the reference voltage, that is, a normal state in which no problem occurs in the circuit, the first main relay 110 can be connected. When the low signal is output from the comparator 160, the voltage of the capacitor is less than the reference voltage, and the state is not normally charged, that is, the circuit may have a problem, so that the first main relay 110 is not connected. Can. At this time, the controller 180 checks the non-operation time when the first main relay 110 is not connected.

그 다음, 제어부(180)는 제1메인릴레이(110)의 미동작시간이 설정시간 이상인지 판단한다(S40).Next, the control unit 180 determines whether the inactivity time of the first main relay 110 is equal to or greater than the set time (S40).

여기서, 설정시간은 프리차지저항(140)과 인버터(20) 입력단 커패시터의 용량을 이용한 RC 시정수 값에 기초하여 설정될 수 있으며, 예컨대 200ms 이내로 설정될 수 있다. Here, the set time may be set based on the RC time constant value using the capacity of the pre-charge resistor 140 and the capacitor of the input terminal of the inverter 20, for example, within 200 ms.

S40단계에서, 제1메인릴레이(110)의 미동작시간이 설정시간 이상인 경우, 제어부(180)는 제2메인릴레이(120) 및 프리차지릴레이(130)를 오프 스위칭 제어하여(S50), 시스템 점검 모드를 수행할 수 있다(S60).In step S40, when the non-operation time of the first main relay 110 is equal to or greater than the set time, the controller 180 controls the second main relay 120 and the precharge relay 130 to be off-switched (S50), the system An inspection mode may be performed (S60).

즉, 제어부(180)는 비교부(160)에서 로우 신호가 출력되면 미동작시간을 체크하여, 미동작시간이 설정시간 이상이면 회로에 문제가 발생한 비정상 상태라고 진단할 수 있다. That is, when a low signal is output from the comparator 160, the control unit 180 checks the non-operation time, and if the non-operation time is greater than or equal to the set time, it may diagnose that the circuit has an abnormal condition.

이때, 제어부(180)는 제1메인릴레이(110)의 미동작시간이 설정시간 이상인 경우, 문제가 발생하였다고 진단하여 제2메인릴레이(120) 및 프리차지릴레이(130)를 오프 스위칭 제어할 수 있고, 이에 시스템 점검 모드에 진입하여 사용자가 시스템 점검을 수행하도록 할 수 있다. At this time, when the inoperation time of the first main relay 110 is greater than or equal to the set time, the controller 180 diagnoses that a problem has occurred and controls the second main relay 120 and the precharge relay 130 to be off-switched. In this way, the system check mode may be entered to allow a user to perform a system check.

한편, S40단계에서 제1메인릴레이(110)의 미동작시간이 설정시간 미만인 경우, 제어부(180)는 차량 주행 모드를 수행할 수 있다(S70).On the other hand, if the inactive time of the first main relay 110 in step S40 is less than the set time, the controller 180 may perform a vehicle driving mode (S70).

즉, 인버터(20) 입력단에 연결된 커패시터가 충전되고, 비교부(160)에서 하이 신호가 출력되면, 제1메인릴레이(110)가 온 동작하게 된다. 이때 회로는 정상 상태로, 제어부(180)는 차량 주행 모드를 수행할 수 있다.That is, when the capacitor connected to the input terminal of the inverter 20 is charged, and a high signal is output from the comparator 160, the first main relay 110 is turned on. At this time, the circuit is in a normal state, and the controller 180 can perform a vehicle driving mode.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 릴레이 어셈블리 제어 장치 및 방법은, 파워 릴레이 어셈블리 자체에서 능동적인 제어 및 진단이 가능하도록 함으로써, 제어회로의 수를 줄일 수 있고, 문제 발생 시 파워 릴레이 어셈블리 자체에서 진단이 가능하도록 하여 안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the power relay assembly control apparatus and method according to an embodiment of the present invention, by enabling active control and diagnosis in the power relay assembly itself, can reduce the number of control circuits, and power when a problem occurs It is possible to improve the stability by enabling diagnosis in the relay assembly itself.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, but this is only exemplary, and those skilled in the art to which the art belongs can various modifications and equivalent other embodiments from this. Will understand.

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the claims below.

10 : 배터리팩 20 : 인버터
100 : 파워 릴레이 어셈블리(PRA) 제어 장치
110 : 제1메인릴레이 120 : 제2메인릴레이
130 : 프리차지릴레이 140 : 프리차지저항
150 : 기준전압설정부 151, 152 : 제1, 2저항
160 : 비교부 170 : 스위칭부
180 : 제어부10: battery pack 20: inverter
100: power relay assembly (PRA) control device
110: first main relay 120: second main relay
130: pre-charge relay 140: pre-charge resistance
150: reference voltage setting unit 151, 152: first and second resistance
160: comparison unit 170: switching unit
180: control unit

Claims (10)

일측이 배터리팩의 (+)단에 연결되고, 타측이 인버터의 (+)단에 연결된 제1메인릴레이;
일측이 상기 배터리팩의 (-)단에 연결되고, 타측이 상기 인버터의 (-)단에 연결된 제2메인릴레이;
상기 제1메인릴레이에 병렬 연결된 프리차지(Pre-charge)릴레이;
상기 인버터의 입력단에 연결된 커패시터의 전압과 기준전압을 비교하는 비교부; 및
상기 제2메인릴레이 및 프리차지릴레이의 온(ON)/오프(OFF) 스위칭을 제어하고, 상기 비교부로부터 출력되는 상기 비교결과에 따른 신호에 기초하여 회로의 문제 발생 여부를 진단하는 제어부;를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 제2메인릴레이 및 프리차지릴레이를 온 스위칭하여 상기 인버터의 입력단에 연결된 커패시터를 충전하고, 상기 충전된 커패시터의 전압이 상기 기준전압 미만으로 상기 비교부에서 로우 신호가 출력되면, 상기 제1메인릴레이의 미동작시간을 판단하고,
상기 제어부는,
상기 제1메인릴레이의 미동작시간이 설정시간 이상인 경우, 회로에 문제가 발생하였다고 진단하여 상기 제2메인릴레이 및 프리차지릴레이를 오프 스위칭하고,
상기 설정시간은,
상기 프리차지릴레이 전단에 구비된 프리차지저항의 저항값과, 상기 프리차지릴레이와 전기적으로 연결된 상기 커패시터의 용량을 토대로 산출된 RC 시정수 값에 기초하여 설정되고,
상기 배터리팩의 (+)단에 연결된 제1저항 및 제2저항을 이용하여 상기 기준전압을 설정하는 기준전압설정부;를 더 포함하고,
상기 비교부는,
상기 인버터의 입력단에 연결된 커패시터의 전압이 상기 기준전압 이상이면, 상기 제1메인릴레이에 하이(High) 신호를 출력하고, 상기 인버터의 입력단에 연결된 커패시터의 전압이 상기 기준전압 미만이면, 상기 제1메인릴레이에 로우(Low) 신호를 출력하고,
상기 제1메인릴레이는,
상기 비교부로부터 하이 신호가 입력되면 온 스위칭 동작하고, 로우 신호가 입력되면 오프 스위칭 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 파워 릴레이 어셈블리 제어 장치.
A first main relay having one side connected to the (+) terminal of the battery pack and the other side connected to the (+) terminal of the inverter;
A second main relay having one side connected to the negative terminal of the battery pack and the other side connected to the negative terminal of the inverter;
A pre-charge relay connected in parallel to the first main relay;
A comparison unit comparing the voltage of the capacitor connected to the input terminal of the inverter with a reference voltage; And
A control unit controlling on/off switching of the second main relay and the precharge relay, and diagnosing whether a circuit problem occurs based on a signal according to the comparison result output from the comparison unit; Including,
The control unit,
The second main relay and the pre-charge relay are switched on to charge a capacitor connected to the input terminal of the inverter, and when a low signal is output from the comparator when the voltage of the charged capacitor is less than the reference voltage, the first main Judge the non-operation time of the relay,
The control unit,
When the inoperation time of the first main relay is equal to or greater than the set time, it is diagnosed that a problem has occurred in the circuit, and the second main relay and the precharge relay are switched off,
The set time is,
It is set based on the resistance value of the pre-charge resistor provided at the front end of the pre-charge relay and the RC time constant value calculated based on the capacity of the capacitor electrically connected to the pre-charge relay,
Further comprising; a reference voltage setting unit for setting the reference voltage using the first resistor and the second resistor connected to the (+) terminal of the battery pack,
The comparison unit,
When the voltage of the capacitor connected to the input terminal of the inverter is greater than or equal to the reference voltage, a high signal is output to the first main relay, and when the voltage of the capacitor connected to the input terminal of the inverter is less than the reference voltage, the first Output a low signal to the main relay,
The first main relay,
The power relay assembly control device, characterized in that the on-switching operation when a high signal is input from the comparator, and maintaining the off-switching status when a low signal is input.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 일측이 배터리팩의 (+)단에 연결되고, 타측이 인버터의 (+)단에 연결된 제1메인릴레이와, 일측이 상기 배터리팩의 (-)단에 연결되고, 타측이 상기 인버터의 (-)단에 연결된 제2메인릴레이와, 상기 제1메인릴레이에 병렬 연결된 프리차지(Pre-charge)릴레이와, 상기 인버터의 입력단에 연결된 커패시터의 전압과 기준전압을 비교하는 비교부와, 상기 배터리팩의 (+)단에 연결된 제1저항 및 제2저항을 이용하여 상기 기준전압을 설정하는 기준전압설정부, 및 제어부를 포함하는 파워 릴레이 어셈블리 제어 장치를 이용한 파워 릴레이 어셈블리 제어 방법에 있어서,
상기 제어부가 상기 제2메인릴레이 및 프리차지릴레이를 온 스위칭하여 상기 인버터의 입력단에 연결된 커패시터를 충전하는 단계; 및
상기 제어부가 상기 비교부로부터 출력되는 상기 비교결과에 따른 신호에 기초하여 회로의 문제 발생 여부를 진단하는 단계;를 포함하고,
상기 회로의 문제 발생 여부를 진단하는 단계는,
상기 충전된 커패시터의 전압이 상기 기준전압 미만으로, 상기 비교부로부터 로우(Low) 신호가 출력되면, 상기 제어부가 상기 제1메인릴레이의 미동작시간을 판단하는 단계;를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 제1메인릴레이의 미동작시간이 설정시간 이상인 경우, 회로에 문제가 발생하였다고 진단하여 상기 제2메인릴레이 및 프리차지릴레이를 오프 스위칭하고,
상기 설정시간은,
상기 프리차지릴레이 전단에 구비된 프리차지저항의 저항값과, 상기 프리차지릴레이와 전기적으로 연결된 상기 커패시터의 용량을 토대로 산출된 RC 시정수 값에 기초하여 설정되고,
상기 비교부는,
상기 인버터의 입력단에 연결된 커패시터의 전압이 상기 기준전압 이상이면, 상기 제1메인릴레이에 하이(High) 신호를 출력하고, 상기 인버터의 입력단에 연결된 커패시터의 전압이 상기 기준전압 미만이면, 상기 제1메인릴레이에 로우(Low) 신호를 출력하고,
상기 제1메인릴레이는,
상기 비교부로부터 하이 신호가 입력되면 온 스위칭 동작하고, 로우 신호가 입력되면 오프 스위칭 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 파워 릴레이 어셈블리 제어 방법.One side is connected to the (+) end of the battery pack, the other side is connected to the first main relay connected to the (+) end of the inverter, one side is connected to the (-) end of the battery pack, and the other side of the inverter (- ) A second main relay connected to the terminal, a pre-charge relay connected in parallel to the first main relay, and a comparison unit comparing the voltage and the reference voltage of the capacitor connected to the input terminal of the inverter, and the battery pack In the control method of a power relay assembly using a power relay assembly control device including a reference voltage setting unit and a control unit for setting the reference voltage using the first and second resistors connected to the (+) terminal of the
Charging the capacitor connected to the input terminal of the inverter by switching on and off the second main relay and the precharge relay; And
Including the step of diagnosing whether or not a circuit problem occurs based on a signal according to the comparison result outputted from the comparison unit by the control unit.
Diagnosing whether or not the circuit has a problem,
Includes; when the voltage of the charged capacitor is less than the reference voltage, when a low signal is output from the comparator, the controller determines an inactivity time of the first main relay.
The control unit,
When the inoperation time of the first main relay is equal to or greater than the set time, it is diagnosed that a problem has occurred in the circuit, and the second main relay and the precharge relay are switched off,
The set time is,
It is set based on the resistance value of the pre-charge resistor provided at the front end of the pre-charge relay and the RC time constant value calculated based on the capacity of the capacitor electrically connected to the pre-charge relay,
The comparison unit,
When the voltage of the capacitor connected to the input terminal of the inverter is greater than or equal to the reference voltage, a high signal is output to the first main relay, and when the voltage of the capacitor connected to the input terminal of the inverter is less than the reference voltage, the first Output a low signal to the main relay,
The first main relay,
A power relay assembly control method, characterized in that, when a high signal is input from the comparator, an on-switching operation is performed, and when a low signal is input, an off-switching state is maintained. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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