KR102258836B1 - 릴레이 제어 장치와 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 릴레이 제어 장치는 자동차에 구비된 배터리와 상기 배터리의 출력단 사이의 전기적 연결을 변경하는 릴레이를 제어하고, 상기 자동차에 충격이 인가되면 충격 감지 신호를 출력하는 감지부 및 상기 충격 감지 신호의 수신 여부에 대응하여 상기 릴레이를 오프 상태로 변경시키는 릴레이 오프 신호를 출력하고, 미리 설정된 제어 주기에 대응하여 상기 릴레이 오프 신호를 출력하는 제어부를 포함한다.

Description

릴레이 제어 장치와 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차{Apparatus for controlling relay, battery pack including the same and vehicle including the same}
본 발명은 릴레이 제어 장치와 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 충격이 인가되는 경우 배터리와 배터리의 출력단 사이의 전기적 연결을 변경하는 릴레이를 제어하는 릴레이 제어 장치와 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차에 관한 것이다.
제품군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HV, Hybrid Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다.
이러한 이차 전지는 전기 화학적 반응에 의하여 충방전을 끊임없이 반복할 수 있어 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지 활용원으로 주목받고 있다.
상기 자동차 등에 적용되는 배터리 팩은 통상적으로 단위 이차전지 셀(cell)이 복수 개 구성되는 어셈블리와 상기 어셈블리 내지 배터리 모듈이 복수 개로 이루어지며, 상기 셀은 양극 집전체, 세퍼레이터, 활물질, 전해액, 알루미늄 박막층 등을 포함하여 구성 요소들 간의 전기 화학적 반응에 의하여 충방전이 가능한 구조가 된다.
이러한 상기 배터리 팩은 우수한 전기적 특성을 가지고 있음에 반해 안전성이 낮다는 문제점을 가지고 있다. 예를 들어, 리튬 이차전지를 사용하는 경우, 과충전, 과방전, 고온에의 노출, 전기적 단전 등 비정상적인 작동 상태에서 전지 구성요소들인 활물질, 전해질 등의 분해반응이 유발되어 열과 가스가 발생하고 이로 인해 초래된 고온 고압의 조건은 상기 분해반응을 더욱 촉진하여 급기야 발화 또는 폭발을 초래하기도 한다.
특히, 자동차 등에 적용되는 배터리 팩은 자동차의 충돌 사고로 인한 충격이 인가되는 경우, 충격으로 인해 배터리 팩 자체에 발화 또는 폭발이 발생할 뿐만 아니라, 발생된 화재가 자동차의 화재로 발전하는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위하여, 배터리 팩이 적용된 자동차에 충동 사고가 발생하는 경우, 배터리 팩으로부터 발화 또는 폭발이 발생하지 않도록 배터리 팩의 출력 및 전기적 흐름을 제어하는 기술이 요구되고 있다.
본 발명은 자동차에 인가된 충격을 감지하는 충격 감지 신호에 대응하여 배터리와 배터리의 출력단 사이의 전기적 연결을 변경하는 릴레이를 오프 상태로 제어함으로써, 자동차의 1차 충돌 사고로 인해 배터리로부터의 발화 및 화재를 차단할 수 있는 제어 장치와 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 충격 감지 신호가 수신되면 미리 설정된 제어 주기 마다 릴레이를 오프 상태로 제어함으로써, 자동차의 1차 충돌 사고 이후 발생되는 2차 충돌 사고로 인해 오프 상태로 제어된 릴레이가 온 상태로 변경되는 현상을 방지할 수 있는 제어 장치와 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 릴레이 제어 장치는 자동차에 구비된 배터리와 상기 배터리의 출력단 사이의 전기적 연결을 변경하는 릴레이를 제어하고, 상기 자동차에 충격이 인가되면 충격 감지 신호를 출력하는 감지부 및 상기 충격 감지 신호의 수신 여부에 대응하여 상기 릴레이를 오프 상태로 변경시키는 릴레이 오프 신호를 출력하고, 미리 설정된 제어 주기에 대응하여 상기 릴레이 오프 신호를 출력하는 제어부를 포함한다.
바람직하게, 상기 제어부는 상기 충격 감지 신호가 수신되면 상기 릴레이 오프 신호를 출력할 수 있다.
바람직하게, 상기 제어부는 상기 충격 감지 신호가 최초로 수신된 시점부터 상기 미리 설정된 제어 주기 마다 상기 릴레이 오프 신호를 할 수 있다.
바람직하게, 상기 제어부는 상기 충격 감지 신호가 최초로 수신된 시점 이후, 상기 충격 감지 신호가 재수신되면 상기 릴레이 오프 신호를 할 수 있다.
바람직하게, 상기 제어부는 상기 충격 감지 신호가 최초로 수신된 시점 이후, 상기 충격 감지 신호가 재수신된 시점부터 상기 미리 설정된 제어 주기 마다 상기 릴레이 오프 신호를 할 수 있다.
바람직하게, 상기 릴레이 제어 장치는 상기 배터리의 배터리 상태 정보를 측정하는 측정부를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 제어부는 상기 배터리 상태 정보가 상기 배터리의 배터리 재출력 조건에 만족하는지 여부에 기초하여 상기 릴레이 오프 신호의 출력을 중지할 수 있다.
바람직하게, 상기 배터리 상태 정보는 상기 배터리의 온도, 전류 및 전압 중 하나 이상일 수 있다.
바람직하게, 상기 제어부는 상기 충격 감지 신호가 수신된 이후, 상기 자동차의 재주행을 위한 재주행 신호가 수신되면 상기 릴레이 오프 신호의 출력을 중지할 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩은 상기 릴레이 제어 장치를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 자동차는 상기 릴레이 제어 장치를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 본 발명은 자동차에 인가된 충격을 감지하는 충격 감지 신호에 대응하여 배터리와 배터리의 출력단 사이의 전기적 연결을 변경하는 릴레이를 오프 상태로 제어함으로써, 자동차의 1차 충돌 사고로 인해 배터리로부터의 발화 및 화재를 차단할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 충격 감지 신호가 수신되면 미리 설정된 제어 주기 마다 릴레이를 오프 상태로 제어함으로써, 자동차의 1차 충돌 사고 이후 발생되는 2차 충돌 사고로 인해 오프 상태로 제어된 릴레이가 온 상태로 변경되는 현상을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 제어 장치와 이를 포함하는 배터리 팩의 구성과 회로 연결을 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 제어 장치가 릴레이를 제어하는 구성을 설명하기 위한 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 제어 장치의 제어부가 미리 설정된 제어 주기 마다 오프 제어 신호를 출력하는 시점을 시간에 따라 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 릴레이 제어 장치가 릴레이를 제어하는 구성을 설명하기 위한 회로도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 릴레이 제어 장치의 제어부가 미리 설정된 제어 주기 마다 오프 제어 신호를 출력하는 시점을 시간에 따라 도시한 그래프이다.
도 6는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 릴레이 제어 장치가 릴레이를 제어하는 구성을 설명하기 위한 회로도이다.
도 7는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 릴레이 제어 장치의 제어부가 시간 간격이 증가하도록 미리 설정된 제어 주기 마다 오프 제어 신호를 출력하는 시점을 시간에 따라 도시한 그래프이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 릴레이 제어 장치가 릴레이를 제어하는 구성을 설명하기 위한 회로도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 제어 장치와 이를 포함하는 배터리 팩의 구성과 회로 연결을 개략적으로 도시한 회로도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 제어 장치가 릴레이를 제어하는 구성을 설명하기 위한 회로도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 제어 장치(100)는 배터리 모듈(200), 배터리 모듈(200) 및 출력단(+, -) 사이의 전기적 연결을 변경시키는 릴레이(R1, R2)를 구비하는 배터리 팩(1000)에 포함될 수 있다.
여기서, 배터리 팩(1000)의 출력단(+, -)은 양극 전압을 출력하는 양극 출력단(+)과 음극 전압을 출력하는 양극 출력단(-)을 구비할 수 있다.
여기서, 릴레이(R1, R2)는 배터리 모듈(100)의 양극 단자와 양극 출력단(+) 사이의 전기전 연결을 변경시키는 양극 릴레이(R1)를 구비할 수 있다. 또한, 릴레이(R1, R2)는 배터리 모듈(100)의 음극 단자와 음극 출력단(-) 사이의 전기전 연결을 변경시키는 음극 릴레이(R2)를 구비할 수 있다.
본 발명에서, 릴레이(R1, R2)는 최종 입력된 제어 신호에 따른 동작 상태를 유지하는 쌍안정 릴레이일 수 있다. 여기서, 쌍안정 릴레이는 상술한 바와 같이, 최종 입력된 제어 신호의 동작 상태를 제어 신호가 재입력되기 전까지 유지할 수 있다. 예를 들어, 쌍안정 릴레이는 동작 상태를 오프 상태로 변경시키는 릴레이 오프 신호를 입력받는 경우, 동작 상태가 오프 상태로 변경되고 동작 상태를 온 상태로 변경시키는 릴레이 온 신호를 입력받기 전까지 오프 상태를 유지할 수 있다. 반대로, 쌍안정 릴레이는 릴레이 온 신호를 입력받는 경우, 동작 상태가 온 상태로 변경되고 릴레이 오프 신호를 입력받기 전까지 온 상태를 유지할 수 있다.
여기서, 온 상태는 릴레이(R1, R2)의 접점이 접촉되어 전기적으로 연결된 상태를 의미할 수 있다. 즉, 온 상태는 릴레이(R1, R2)의 폐쇄 상태를 의미할 수 있다. 또한, 오프 상태는 릴레이(R1, R2)의 접점이 이격되어 전기적으로 연결되지 않은 상태를 의미할 수 있다. 즉, 오프 상태는 릴레이(R1, R2)의 개방 상태를 의미할 수 있다.
한편, 배터리 팩(1000)은 자동차에 포함되어 출력단(+, -)을 통해 자동차의 전장 장치 및 모터로 전압을 출력할 수 있다.
즉, 자동차가 주행 또는 정차 중인 경우, 릴레이(R1, R2)의 동작 상태는 온 상태를 유지하여 배터리 모듈(100)의 전압을 출력단(+, -)으로 출력시킬 수 있다.
이때, 상기 릴레이 제어 장치(100)는 배터리 팩(1000)에 포함되어 자동차에 충격인 인가되면, 릴레이(R1, R2)의 연결 상태를 제어하여 배터리 모듈(200) 및 출력단(+, -) 사이의 전기적 연결을 변경시킬 수 있다.
도 2를 더 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 제어 장치(100)는 감지부(110) 및 제어부(120)를 포함할 수 있다.
상기 감지부(110)는 자동차에 충격이 인가되면 충격 감지 신호를 출력할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 감지부(110)는 자동차의 충돌 사고로 인해 자동차에 충격이 인가되면, 인가된 충격을 감지하여 제어부(120)로 충격 감지 신호를 출력할 수 있다.
이를 위하여, 상기 감지부(110)는 충격 감지 모듈을 구비할 수 있다. 여기서, 충격 감지 모듈은 자이로 센서일 수 있으나, 자동차에 인가되는 충격을 감지할 수 있는 한, 그 종류는 제한되지 않는다.
상기 감지부(110)는 인가된 충격이 미리 설정된 충격 크기 이상의 충격인 경우, 제어부(120)로 충격 감지 신호를 출력할 수 있다. 이를 통해, 상기 감지부(110)는 자동차의 충돌 사고가 발생된 경우에만 제어부(120)로 충격 감지 신호를 출력할 수 있다. 즉, 상기 감지부(110)는 자동차의 정상적인 주행 과정에서 충격이 자동차에 인가되는 경우에는 제어부(120)로 충격 감지 신호를 출력하지 않을 수 있다.
상기 제어부(120)는 충격 감지 신호의 수신 여부에 대응하여 릴레이(R1, R2)를 오프 상태로 변경시키는 릴레이 오프 신호를 출력할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 제어부(120)는 감지부(110)로부터 충격 감지 신호가 수신되면 릴레이(R1, R2)로 릴레이 오프 신호를 출력할 수 있다.
이에 따라, 도 2에 도시된 바와 같이, 릴레이(R1, R2)는 자동차에 충돌 사고로 인한 충격이 인가되면 상기 제어부(120)로부터 릴레이 오프 신호를 입력받아 동작 상태가 온 상태에서 오프 상태로 변경될 수 있다.
이때, 상술한 바와 같이, 릴레이(R1, R2)는 쌍안정 릴레이이므로, 상기 제어부(120)로부터 릴레이 오프 신호를 입력받아 동작 상태가 오프 상태로 변경된 후 오프 상태를 유지할 수 있다.
이러한 본 발명의 구성에 따르면, 상기 제어부(120)는 자동차에 충돌 사고로 인한 충격이 인가되면 릴레이(R1, R2)를 오프 상태로 변경시켜 배터리 모듈(200)과 출력단(+, -) 사이의 전기적 연결을 차단시켜 배터리 모듈(200)로부터 발열 및 발화가 발생하는 현상을 차단할 수 있다.
한편, 상기 제어부(120)는 미리 설정된 제어 주기에 대응하여 릴레이 오프 신호를 출력할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제어부(120)는 감지부(110)로부터 충격 감지 신호가 최초로 수신된 시점부터 미리 설정된 제어 주기 마다 릴레이 오프 신호를 릴레이(R1, R2)로 출력할 수 있다.
즉, 상기 제어부(120)는 감지부(110)로부터 충격 감지 신호가 최초로 수신되면, 상술한 바와 같이, 릴레이 오프 신호를 릴레이(R1, R2)로 최초로 출력하고 충격 감지 신호가 최초로 수신된 시점부터 미리 설정된 제어 주기 마다 릴레이 오프 신호를 반복하여 릴레이(R1, R2)로 출력할 수 있다.
이때, 상기 제어부(120)는 동일한 시간 간격으로 미리 설정된 제어 주기에 대응하여 릴레이 오프 신호를 릴레이(R1, R2)로 출력할 수 있다.
이러한 본 발명의 구성에 따르면, 상기 제어부(120)는 충격 감지 신호가 최초로 수신된 시점부터 미리 설정된 제어 주기 마다 릴레이 오프 신호를 릴레이(R1, R2)로 출력함으로써, 자동차의 1차 충돌 사고 이후 발생하는 2차 충돌 사고로 인한 충격으로 충격 감지 신호의 최초 수신 시, 오프 상태로 변경된 릴레이(R1, R2)가 온 상태로 변경되는 현상을 방지할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 미리 설정된 제어 주기는 1차 충돌 사고 이후 재차 충돌 사고가 발생된 교통 사고 데이터로부터 충동 사고 간의 발생 간격에 기초하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 미리 설정된 제어 주기는 100msec일 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 제어 장치(100)의 동작을 예를 들어 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 제어 장치의 제어부가 미리 설정된 제어 주기 마다 오프 제어 신호를 출력하는 시점을 시간에 따라 도시한 그래프이다.
도 3을 더 참조하면, 상기 감지부(110)는 자동차의 1차 충돌 사고 "C1"이 시점 "t1"에서 발생하면, 제어부(120)로 충격 감지 신호를 출력할 수 있다.
상기 제어부(120)는 충격 감지 신호가 수신되면, 릴레이 오프 신호를 릴레이(R1, R2)로 출력할 수 있다. 이후, 상기 제어부(120)는 미리 설정된 제어 주기 "A1" 마다 시점 "t2", 시점 "t3", 시점 "t4" 및 시점 "t5"에서 릴레이 오프 신호를 릴레이(R1, R2)로 출력할 수 있다.
이때, 시점 "t1"에서 발생된 1차 충돌 사고 "C1" 이후, 시점 "t3"와 시점 "t4" 사이에 2차 충돌 사고 "C2"가 발생하는 경우, 2차 충돌 사고 "C2"로 인해 자동차에 인가되는 충격으로 오프 상태를 유지하던 릴레이(R1, R2)의 동작 상태가 온 상태로 변경될 수 있다.
하지만, 상기 제어부(120)는 미리 설정된 제어 주기 "A1" 마다 릴레이 오프 신호를 릴레이(R1, R2)로 출력함으로써, 2차 충돌 사고 "C2"가 발생된 이후 짧은 시간 이내인 시점 "t4"에서 다시 릴레이 오프 신호를 릴레이(R1, R2)로 출력할 수 있다.
이에 따라, 릴레이(R1, R2)는 2차 충돌 사고 "C2"로 인해 자동차에 인가되는 충격으로 인해 동작 상태가 온 상태로 변경되더라도 시점 "t4"에서 다시 동작 상태가 오프 상태로 변경될 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 릴레이 제어 장치(100a)에 대해 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 릴레이 제어 장치가 릴레이를 제어하는 구성을 설명하기 위한 회로도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 릴레이 제어 장치(100a)는 감지부(110a) 및 제어부(120a)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 릴레이 제어 장치(100a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 제어 장치(100)의 대비, 제어부(120a)의 일부 기능만이 상이할 뿐 다른 구성 요소의 기능은 동일할 수 있다. 이에 따라, 반복되는 설명은 생략하도록 한다.
다른 실시예에 따른 상기 제어부(120a)는 일 실시예에 따른 제어부(120)와 동일하게 충격 감지 신호의 수신 여부에 대응하여 릴레이(R1, R2)를 오프 상태로 변경시키는 릴레이 오프 신호를 출력할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제어부(120a)는 감지부(110a)로부터 충격 감지 신호가 수신되면 릴레이(R1, R2)로 릴레이 오프 신호를 출력할 수 있다.
한편, 다른 실시예에 따른 상기 제어부(120a)는 감지부(110a)로부터 충격 감지 신호가 최초로 수신된 시점 이후, 충격 감지 신호가 재수신되면 릴레이(R1, R2)로 릴레이 오프 신호를 출력할 수 있다. 즉, 상기 제어부(120a)는 감지부(110a)로부터 충격 감지 신호가 수신될 때 마다, 릴레이 오프 신호를 출력할 수 있다.
이러한, 본 발명의 구성에 따르면, 상기 제어부(120a)는 자동차의 1차 충돌 사고 뿐만 아니라 재차 충돌 사고가 발생할 때마다 릴레이 오프 신호를 릴레이(R1, R2)로 출력함으로써, 충돌 사고의 충격으로 인해 오프 상태에서 온 상태로 동작 상태가 변경된 릴레이를 오프 상태로 변경시킬 수 있다.
이후, 상기 제어부(120a)는 감지부(110a)로부터 충격 감지 신호가 최초로 수신된 시점 이후, 충격 감지 신호가 재수신된 시점부터 미리 설정된 제어 주기 마다 릴레이 오프 신호를 출력할 수 있다.
즉, 상기 제어부(120a)는 감지부(110a)로부터 충격 감지 신호가 재수신되면, 상술한 바와 같이, 릴레이 오프 신호를 릴레이(R1, R2)로 재출력하고 충격 감지 신호가 재수신된 시점부터 미리 설정된 제어 주기 마다 릴레이 오프 신호를 반복하여 릴레이(R1, R2)로 출력할 수 있다.
이러한 본 발명의 구성에 따르면, 상기 제어부(120a)는 충격 감지 신호가 최초로 재수신된 시점부터 미리 설정된 제어 주기 마다 릴레이 오프 신호를 릴레이(R1, R2)로 출력함으로써, 최후 발생된 충돌 사고 이후에도 릴레이(R1, R2)의 동작 상태를 오프 상태로 유지시킬 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 미리 설정된 제어 주기는 100msec일 수 있다.
한편, 상기 제어부(120)에 포함된 각 프로세서는 다양한 제어 로직들을 실행하기 위해 당업계에 알려진 프로세서, ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀, 데이터 처리 장치 등을 선택적으로 포함할 수 있다.
상기 제어부(120)의 다양한 제어 로직들은 적어도 하나 이상이 조합되고, 조합된 제어 로직들은 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드 체계로 작성되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 수록될 수 있다.
여기서, 기록매체는 프로세서에 의해 접근이 가능한 것이라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. 예를 들어, 기록매체는 ROM, RAM, 레지스터, CD-ROM, 자기 테이프, 하드 디스크, 플로피디스크 및 광 데이터 기록장치를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
여기서, 코드 체계는 캐리어 신호로 변조되어 특정한 시점에 통신 캐리어에 포함될 수 있고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 또한, 조합된 제어 로직들을 구현하기 위한 기능적인 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 릴레이 제어 장치(100)의 동작을 예를 들어 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 릴레이 제어 장치의 제어부가 미리 설정된 제어 주기 마다 오프 제어 신호를 출력하는 시점을 시간에 따라 도시한 그래프이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 감지부(110a)는 자동차의 1차 충돌 사고 "C1"이 시점 "t1"에서 발생하면, 제어부(120a)로 충격 감지 신호를 출력할 수 있다.
상기 제어부(120a)는 충격 감지 신호가 수신되면, 릴레이 오프 신호를 릴레이(R1, R2)로 출력할 수 있다. 이후, 상기 제어부(120a)는 미리 설정된 제어 주기 "A1" 마다 시점 "t2" 및 시점 "t3"에서 릴레이 오프 신호를 릴레이(R1, R2)로 출력할 수 있다.
이후, 시점 "t3" 및 시점 "t3"로부터 미리 설정된 제어 주기 "A1"이 경과된 시점 사이 즉, 시점 "t4"에서, 1차 충돌 사고 "C1"에 이어 2차 충돌 사고 "C2"가 발생하는 경우, 2차 충돌 사고 "C2"로 인해 자동차에 인가되는 충격으로 오프 상태를 유지하던 릴레이(R1, R2)의 동작 상태가 온 상태로 변경될 수 있다.
하지만, 상기 감지부(120a)는 시점 "t4"에서 2차 충돌 사고 "C2"로 인해 자동차에 인가되는 충격을 감지하여 상기 제어부(120a)로 충돌 감지 신호를 재출력할 수 있다.
이에 따라, 상기 제어부(120a)는 시점 "t3" 이후 미리 설정된 제어 주기 "A1"가 경과되기 전에 시점 "t4"에서 충격 감지 신호를 재수신하여 릴레이 오프 신호를 릴레이(R1, R2)로 출력할 수 있다.
이로 인해, 릴레이(R1, R2)는 2차 충돌 사고 "C2"로 인해 자동차에 인가되는 충격으로 인해 동작 상태가 온 상태로 변경되더라도 시점 "t4"에서 신속하게 동작 상태가 오프 상태로 다시 변경될 수 있다.
이후, 상기 제어부(120a)는 충격 감지 신호를 재수신한 시점 "t4"부터 미리 설정된 제어 주기 "A1" 마다 시점 "t5" 및 시점 "t6"에서 릴레이 오프 신호를 릴레이(R1, R2)로 출력할 수 있다.
이로 인해, 릴레이(R1, R2)는 2차 충돌 사고 이후에도 동작 상태가 오프 상태로 유지될 수 있다.
이하, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 릴레이 제어 장치(100b)에 대해 설명하도록 한다.
도 6는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 릴레이 제어 장치가 릴레이를 제어하는 구성을 설명하기 위한 회로도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 릴레이 제어 장치(100b)는 감지부(110b) 및 제어부(120b)를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 릴레이 제어 장치(100b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 제어 장치(100)의 대비, 제어부(120b)의 일부 기능만이 상이할 뿐 다른 구성 요소의 기능은 동일할 수 있다. 이에 따라, 반복되는 설명은 생략하도록 한다.
또 다른 실시예에 따른 상기 제어부(120b)는 일 실시예에 따른 제어부(120)와 동일하게 충격 감지 신호의 수신 여부에 대응하여 릴레이(R1, R2)를 오프 상태로 변경시키는 릴레이 오프 신호를 출력할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제어부(120b)는 감지부(110b)로부터 충격 감지 신호가 수신되면 릴레이(R1, R2)로 릴레이 오프 신호를 출력할 수 있다.
한편, 상기 제어부(120b)는 시간 간격이 증가하도록 미리 설정된 제어 주기에 대응하여 릴레이 오프 신호를 출력할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제어부(120b)는 감지부(110b)로부터 충격 감지 신호가 수신된 시점부터 시간 간격이 증가하도록 미리 설정된 제어 주기 마다 릴레이 오프 신호를 릴레이(R1, R2)로 출력할 수 있다.
즉, 상기 제어부(120b)는 감지부(110b)로부터 충격 감지 신호가 수신될 때 마다 릴레이 오프 신호를 릴레이(R1, R2)로 출력하고, 충격 감지 신호가 수신된 시점부터 시간 간격이 증가하도록 미리 설정된 제어 주기 마다 릴레이 오프 신호를 반복하여 릴레이(R1, R2)로 출력할 수 있다.
여기서, 미리 설정된 제어 주기의 시간 간격은 10%씩 증가할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(120b)는 최초 릴레이 오프 신호를 출력한 시점 또는 충격 감지 신호가 수신된 시점으로부터 100msec 이후 두번째 릴레이 오프 신호를 출력하고, 두번째 릴레이 오프 신호를 출력한 시점으로부터 시간 간격이 10% 증가된 110msec 이후 세번째 릴레이 오프 신호를 출력할 수 있다.
이러한 본 발명의 구성에 따르면, 상기 제어부(120b)는 충격 감지 신호가 최초로 수신된 시점부터 시간 간격이 증가하도록 미리 설정된 제어 주기 마다 릴레이 오프 신호를 릴레이(R1, R2)로 출력함으로써, 자동차의 1차 충돌 사고 이후 시간이 경과함에 따라 후속 충돌 사고의 발생 확률에 대응하여 릴레이 오프 신호를 출력할 수 있다.
도 7는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 릴레이 제어 장치의 제어부가 시간 간격이 증가하도록 미리 설정된 제어 주기 마다 오프 제어 신호를 출력하는 시점을 시간에 따라 도시한 그래프이다.
도 6 및 도 7를 참조하면, 상기 감지부(110b)는 자동차의 1차 충돌 사고 "C1"이 시점 "t1"에서 발생하면, 제어부(120b)로 충격 감지 신호를 출력할 수 있다.
상기 제어부(120b)는 충격 감지 신호가 수신되면, 릴레이 오프 신호를 릴레이(R1, R2)로 출력할 수 있다. 이후, 상기 제어부(120b)는 시간 간격이 증가하도록 미리 설정된 제어 주기 "A1", "A2', "A3" 및 "A4" 마다 시점 "t2", 시점 "t3", 시점 "t4" 및 시점 "t5"에서 릴레이 오프 신호를 릴레이(R1, R2)로 출력할 수 있다.
이후, 시점 "t5" 및 시점 "t5"로부터 시간 간격이 증가하도록 미리 설정된 제어 주기 "A5"가 경과된 시점 사이 즉, 시점 "t6"에서, 1차 충돌 사고 "C1"에 이어 2차 충돌 사고 "C2"가 발생하는 경우, 2차 충돌 사고 "C2"로 인해 자동차에 인가되는 충격으로 오프 상태를 유지하던 릴레이(R1, R2)의 동작 상태가 온 상태로 변경될 수 있다.
하지만, 상기 감지부(120b)는 시점 "t6"에서 2차 충돌 사고 "C2"로 인해 자동차에 인가되는 충격을 감지하여 상기 제어부(120b)로 충돌 감지 신호를 재출력할 수 있다.
이에 따라, 상기 제어부(120b)는 시점 "t5" 이후 시간 간격이 증가하도록 미리 설정된 제어 주기 "A5"가 경과되기 전에 시점 "t6"에서 충격 감지 신호를 재수신하여 릴레이 오프 신호를 릴레이(R1, R2)로 출력할 수 있다.
이로 인해, 릴레이(R1, R2)는 2차 충돌 사고 "C2"로 인해 자동차에 인가되는 충격으로 인해 동작 상태가 온 상태로 변경되더라도 시점 "t6"에서 신속하게 동작 상태가 오프 상태로 다시 변경될 수 있다.
이후, 상기 제어부(120b)는 충격 감지 신호를 재수신한 시점 "t6"부터 시간 간격이 증가하도록 미리 설정된 제어 주기 "A1", "A2' 및 "A3" 마다 시점 "t7", 시점 "t8" 및 시점 "t9"에서 릴레이 오프 신호를 릴레이(R1, R2)로 출력할 수 있다.
이로 인해, 릴레이(R1, R2)는 2차 충돌 사고 이후에도 동작 상태가 오프 상태로 유지될 수 있다.
이하, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 릴레이 제어 장치(100c)에 대해 설명하도록 한다.
도 8는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 릴레이 제어 장치가 릴레이를 제어하는 구성을 설명하기 위한 회로도이다.
도 8를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 릴레이 제어 장치(100c)는 감지부(110c), 제어부(120c) 및 릴레이 감지부(130c)를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 릴레이 제어 장치(100c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 제어 장치(100)의 대비, 제어부(120c)의 기능이 추가되고 릴레이 감지부(130c)가 추가될 뿐, 다른 구성 요소의 기능은 동일할 수 있다. 이에 따라, 반복되는 설명은 생략하도록 한다.
다른 실시예에 따른 상기 제어부(120c)는 일 실시예에 따른 제어부(120)와 동일하게 충격 감지 신호의 수신 여부에 대응하여 릴레이(R1, R2)를 오프 상태로 변경시키는 릴레이 오프 신호를 출력할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제어부(120c)는 감지부(110c)로부터 충격 감지 신호가 수신되면 릴레이(R1, R2)로 릴레이 오프 신호를 출력할 수 있다.
상기 릴레이 감지부(130c)는 릴레이(R1, R2)의 동작 상태를 감지하여 릴레이 변경 신호를 출력할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 릴레이 감지부(130c)는 릴레이(R1, R2)의 동작 상태가 오프 상태로 변경된 이후, 온 상태로 변경되면 릴레이 변경 신호를 제어부(120c)로 출력할 수 있다.
이를 위하여, 상기 릴레이 감지부(130c)는 릴레이(R1, R2)에 흐르는 전류의 전류값 및 릴레이(R1, R2)의 양단에 인가되는 전압의 전압값 중 하나 이상을 측정하는 측정 모듈을 구비하고, 측정 모듈로부터 측정된 측정값을 수신하여 릴레이(R1, R2)의 동작 상태를 감지할 수 있다.
상기 제어부(120c)는 감지부(110c)로부터 충격 감지 신호가 수신된 이후, 릴레이 감지부(130c)로부터 릴레이 변경 신호의 수신 여부에 대응하여 릴레이(R1, R2)를 오프 상태로 변경시키는 릴레이 오프 신호를 출력할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제어부(120c)는 감지부(110c)로부터 충격 감지 신호가 수신된 이후, 릴레이 감지부(130c)로부터 릴레이 변경 신호가 수신되면 릴레이(R1, R2)로 릴레이 오프 신호를 출력할 수 있다.
이러한 본 발명의 구성에 따르면, 상기 제어부(120c)는 충격 감지 신호가 수신된 시점 이후, 릴레이 병견 신호가 수신되면 릴레이 오프 신호를 릴레이(R1, R2)로 출력함으로써, 자동차의 1차 충돌 사고 이후 발생하는 2차 충돌 사고로 인해 릴레이(R1, R2)가 온 상태로 변경되더라도 신속하게 다시 오프 상태로 변경할 수 있다.
이하, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 릴레이 제어 장치(100d)에 대해 설명하도록 한다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 릴레이 제어 장치가 릴레이를 제어하는 구성을 설명하기 위한 회로도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 릴레이 제어 장치(100d)는 감지부(110d), 제어부(120d) 및 측정부(140d)를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 릴레이 제어 장치(100d)는 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 제어 장치(100)의 대비, 제어부(120d)의 기능이 추가되고 측정부(140d)가 추가될 뿐, 다른 구성 요소의 기능은 동일할 수 있다. 이에 따라, 반복되는 설명은 생략하도록 한다.
다른 실시예에 따른 상기 제어부(120d)는 일 실시예에 따른 제어부(120)와 동일하게 충격 감지 신호의 수신 여부에 대응하여 릴레이(R1, R2)를 오프 상태로 변경시키는 릴레이 오프 신호를 출력할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제어부(120d)는 감지부(110d)로부터 충격 감지 신호가 수신되면 릴레이(R1, R2)로 릴레이 오프 신호를 출력할 수 있다.
또한, 다른 실시예에 따른 상기 제어부(120d)는 일 실시예에 따른 제어부(120)와 동일하게 미리 설정된 제어 주기에 대응하여 릴레이(R1, R2)를 오프 상태로 변경시키는 릴레이 오프 신호를 출력할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제어부(120d)는 미리 설정된 제어 주기 마다 릴레이(R1, R2)로 릴레이 오프 신호를 출력할 수 있다.
상기 측정부(140d)는 배터리 모듈(200)의 배터리 상태 정보를 측정할 수 있다. 또한, 상기 측정부(140d)는 배터리 모듈(200)의 배터리 상태 정보를 측정하여 제어부(120d)로 출력할 수 있다. 여기서, 배터리 상태 정보는 배터리 모듈(200)의 온도, 전류 및 전압 중 하나 이상일 있다.
이를 위하여, 상기 측정부(140d)는 배터리 모듈(200)의 온도의 온도값, 배터리 모듈(200)에 흐르는 전류의 전류값 및 배터리 모듈(200)에 입출력되는 전압의 전압값을 측정하는 측정 모듈울 구비하여 배터리 상태 정보를 제어부(120d)로 출력할 수 있다.
상기 제어부(120d)는 배터리 상태 정보가 배터리 모듈(200)의 배터리 재출력 조건에 만족하는지 여부에 기초하여 릴레이 오프 신호의 출력을 중지할 수 있다.
여기서, 배터리 재출력 조건은, 자동차의 충돌 사고로 인해 배터리 모듈(200)의 출력을 차단한 후, 배터리 모듈(200)의 상태가 출력을 재개할 수 있는 상태인지 판단하기 위한 조건이다. 예를 들어, 배터리 재출력 조건은, 배터리 모듈(200)의 온도의 온도값이 미리 설정된 온도값 이하인 조건, 배터리 모듈(200)에 흐르는 전류의 전류값이 미리 설정된 전류값 이하인 조건 및 배터리 모듈(200)에 입출력되는 전압의 전압값이 미리 설정된 전압값 이하인 조건 중 하나 이상일 수 있다.
상기 제어부(120d)는 측정부(140d)로부터 수신된 배터리 상태 정보가 상술된 배터리 재출력 조건을 만족하면 미리 설정된 제어 주기 마다 출력하던 릴레이 오프 신호의 출력을 중지할 수 있다.
더불어, 상기 제어부(120d)는 측정부(140d)로부터 수신된 배터리 상태 정보가 상술된 배터리 재출력 조건을 만족하면 릴레이 온 신호를 릴레이(R1, R2)로 출력할 수 있다.
이러한, 본 발명의 구성에 따르면, 상기 제어부(120d)는 자동차의 충돌 사고 이후 배터리 모듈(200)의 상태가 재출력이 가능한 상태인 경우, 릴레이(R1, R2)의 동작 상태를 온 상태로 변경시켜 출력이 차단된 배터리 모듈(200)을 재출력시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 릴레이 제어 장치(100e)에 대해 설명하도록 한다.
도 10는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 릴레이 제어 장치가 릴레이를 제어하는 구성을 설명하기 위한 회로도이다.
도 10를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 릴레이 제어 장치(100e)는 감지부(110e) 및 제어부(120e)를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 릴레이 제어 장치(100e)는 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 제어 장치(100)의 대비, 제어부(120e)의 기능이 추가될 뿐, 다른 구성 요소의 기능은 동일할 수 있다. 이에 따라, 반복되는 설명은 생략하도록 한다.
다른 실시예에 따른 상기 제어부(120e)는 일 실시예에 따른 제어부(120)와 동일하게 충격 감지 신호의 수신 여부에 대응하여 릴레이(R1, R2)를 오프 상태로 변경시키는 릴레이 오프 신호를 출력할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제어부(120e)는 감지부(110e)로부터 충격 감지 신호가 수신되면 릴레이(R1, R2)로 릴레이 오프 신호를 출력할 수 있다.
또한, 다른 실시예에 따른 상기 제어부(120e)는 일 실시예에 따른 제어부(120)와 동일하게 미리 설정된 제어 주기에 대응하여 릴레이(R1, R2)를 오프 상태로 변경시키는 릴레이 오프 신호를 출력할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제어부(120e)는 미리 설정된 제어 주기 마다 릴레이(R1, R2)로 릴레이 오프 신호를 출력할 수 있다.
한편, 상기 제어부(120e)는 자동차의 자동차 제어부(V)로부터 자동차의 재주행 신호(S)가 수신되면 릴레이 오프 신호의 출력을 중지할 수 있다.
여기서, 자동차 제어부(V)는 자동차를 전반적으로 제어하는 구성으로써, 자동차에 포함된 별도의 구성일 수 있다. 또한, 재주행 신호(S)는 자동차의 충돌 사고가 발생된 이후, 운전자로부터 자동차의 재주행을 요청받아 자동차 제어부(V)가 출력하는 신호일 수 있다. 예를 들어, 재주행 신호(S)는 이그니션 신호일 수 있다.
상기 제어부(120e)는 재주행 신호(S)를 수신하면 미리 설정된 제어 주기 마다 출력하던 릴레이 오프 신호의 출력을 중지할 수 있다.
더불어, 상기 제어부(120e)는 재주행 신호(S)를 수신하면 릴레이 온 신호를 릴레이(R1, R2)로 출력할 수 있다.
이러한, 본 발명의 구성에 따르면, 상기 제어부(120e)는 자동차의 충돌 사고 이후 자동차 제어부(V)가 자동차의 운전자로부터 재주행 요청을 받아 재주행 신호(S)를 출려하는 경우, 자동차의 재주행이 가능하도록 릴레이(R1, R2)의 동작 상태를 온 상태로 변경시켜 출력이 차단된 배터리 모듈(200)을 재출력시킬 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상술한 배터리 모듈을 하나 이상 포함한다. 이때, 배터리 팩에는 배터리 모듈 이외에, 이러한 배터리 모듈을 수납하기 위한 케이스, 카트리지 및 버스바 등이 더 포함될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상술된 릴레이 제어 장치를 더 포함하여 배터리 모듈과 연결된 릴레이의 연결 상태를 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 릴레이 제어 장치는, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 릴레이 제어 장치를 포함할 수 있다.
전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
1000: 배터리 팩 100: 릴레이 제어 장치
110: 감지부 120: 제어부

Claims (10)

  1. 자동차에 구비된 배터리와 상기 배터리의 출력단 사이의 전기적 연결을 변경하는 릴레이를 제어하는 릴레이 제어 장치에 있어서,
    상기 자동차에 충격이 인가되면 충격 감지 신호를 출력하는 감지부 및
    상기 충격 감지 신호의 수신 여부에 대응하여 상기 릴레이를 오프 상태로 변경시키는 릴레이 오프 신호를 출력하고, 미리 설정된 제어 주기에 대응하여 상기 릴레이 오프 신호를 출력하는 제어부를 포함하는
    릴레이 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 충격 감지 신호가 수신되면 상기 릴레이 오프 신호를 출력하는 릴레이 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 충격 감지 신호가 최초로 수신된 시점부터 상기 미리 설정된 제어 주기 마다 상기 릴레이 오프 신호를 출력하는
    릴레이 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 충격 감지 신호가 최초로 수신된 시점 이후, 상기 충격 감지 신호가 재수신되면 상기 릴레이 오프 신호를 출력하는 릴레이 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 충격 감지 신호가 최초로 수신된 시점 이후, 상기 충격 감지 신호가 재수신된 시점부터 상기 미리 설정된 제어 주기 마다 상기 릴레이 오프 신호를 출력하는 릴레이 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 배터리의 배터리 상태 정보를 측정하는 측정부를 더 포함하고,
    상기 제어부는
    상기 배터리 상태 정보가 상기 배터리의 배터리 재출력 조건에 만족하는지 여부에 기초하여 상기 릴레이 오프 신호의 출력을 중지하는 릴레이 제어 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 배터리 상태 정보는
    상기 배터리의 온도, 전류 및 전압 중 하나 이상인 릴레이 제어 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 충격 감지 신호가 수신된 이후, 상기 자동차의 재주행을 위한 재주행 신호가 수신되면 상기 릴레이 오프 신호의 출력을 중지하는 릴레이 제어 장치.
  9. 상기 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 릴레이 제어 장치를
    포함하는 배터리 팩.
  10. 상기 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 릴레이 제어 장치를
    포함하는 자동차.
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