KR102440317B1 - 배터리 팩의 대전류를 온/오프시키는 릴레이 스위치 장치 - Google Patents

배터리 팩의 대전류를 온/오프시키는 릴레이 스위치 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 릴레이 스위치 장치를 개시한다. 본 발명의 일 측면에 따른 릴레이 스위치 장치는 배터리 팩의 전송선로 상에 설치되어 배터리 팩과 부하를 전기적으로 연결 또는 연결해제시키는 릴레이 스위치 장치로서, 상기 전송선로에 전류를 통전 또는 통전 해제시키는 접점부와 상기 접점부를 개폐시키는 전자석으로 기능하는 코일부를 구비하는 릴레이 조립체; 상기 코일부에 인가되는 릴레이 전원을 공급 또는 차단하는 제어부; 및 상기 제어부로부터 상기 코일부에 인가되는 작동전압을 센싱하는 작동전압 센싱부를 포함하며, 상기 작동전압 센싱부는, 상기 작동전압이 미리 설정된 기준 작동전압보다 낮거나 또는 미리 설정된 정상 작동전압 범위를 벗어나는 경우 상기 제어부에 에러 메시지를 전송할 수 있다.

Description

배터리 팩의 대전류를 온/오프시키는 릴레이 스위치 장치{Relay Switch device for turning on / off the large current of the battery pack}
본 발명은, 릴레이 스위치 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 배터리 팩의 전송선로 상에 설치되어 배터리 팩과 부하를 전기적으로 연결 또는 연결해제시키는 릴레이 스위치 장치로서, 릴레이 구동시 접점의 융착을 방지할 수 있는 릴레이 스위치 장치에 관한 것이다.
가솔린, 경유 등의 화석연료에 의하여 구동하는 자동차는 다량의 유해 배기가스를 발생시켜 대기를 오염시킬 뿐만 아니라 지구 온난화의 주요한 요인으로 지구 환경에 많은 폐해를 주고 있다. 이러한 문제점을 해소하기 위하여 화석연료의 사용을 줄이거나, 대체 연료를 이용한 차량의 개발이 활발히 진행되고 있으며, 이러한 해결 과정의 일환으로 고효율의 배터리 팩으로부터 전기적 에너지를 공급받아 구동할 수 있는 HEV(Hybrid Electric Vehicle) 또는 EV(Electric Vehicle) 등과 같은 전기 자동차에 대한 관심이 증대되고 있다.
예컨대 HEV는 가솔린, 경유 등의 화석연료를 사용하는 내연기관을 통한 주행이 가능하도록 함과 동시에 배터리 팩으로부터 전력변환회로를 통해 공급되는 전기를 동력원으로 하는 구동모터를 통해서도 주행 가능하며, 이러한 이종 동력원을 기초로 차량의 주행상황에 대응하여 차량의 연비 효율이 최대가 되도록 그 구동이 제어된다.
한편, 하이브리드 차량과 같은 큰 전기적 부하에 사용되는 고전압 배터리 시스템은 고전압 배터리 팩으로부터 차량의 전기구동모듈에 전력을 공급함에 있어, 상기 차량의 구동이 개시되는 경우 배터리 팩으로부터 서지성 고전류가 흐르게 되는데 안전성 확보를 위해, 도 1과 같이 전송선로(1) 상에 메인 릴레이(2)와, 미도시 하였으나 프리 차리 릴레이 및 프라 차지 저항등을 장착하여 배터리 팩으로부터 유입되는 과전류를 제한할 수 있다.
여기서 릴레이는 전기회로에서 회로를 두 개로 나누어 한쪽에서 신호를 만들고 그 신호에 따라 다른 쪽 회로의 작동을 제어, 즉 회로를 열거나 닫을 필요가 있을 때 사용하는 전자부품으로 일종의 전기 스위치라 할 수 있다.
이러한 릴레이의 장점으로는 예컨대, 저전압계로 구성된 회로의 동작에 의해 고전압계의 회로를 ON/OFF 시킨다든지 대전류의 회로를 ON/OFF 시킬 수 있다는 것이다. 이는 코일 부분과 접점 부분이 절연되어 있어 분리되어 있어 전기적으로 외부기기와도 절연할 수 있기 때문이다.
그러나 릴레이는 그 기계적 작동에 한계가 있기 때문에 지연시간이 있고 접점에 접촉한 순간 스파크가 발생하여 노이즈가 발생하거나 불완전 접촉으로 접점이 융착되는 등의 단점도 가지고 있다.
특히 릴레이의 접점이 융착될 경우, 영구적으로 릴레이가 의도치 않게 닫힌 상태가 되어 배터리의 과방전, 과충전, 과전류 등의 심가한 문제가 야기될 수 있다.
이러한 릴레이의 접점 융착의 주요 원인 중 하나는 릴레이의 코일에 정상 작동전압보다 낮은 전압이 인가될 때, 접점의 불완전한 접촉으로 스파크가 생기는 데서 비롯된다.
한국공개특허공보 제10-2017-0059844호 (2017.05.31) 현대자동차주식회사.
본 발명은 상술한 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 릴레이 작동전압 강하에 따른 릴레이의 접점 융착 위험을 방지할 수 있는 릴레이 스위치 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 배터리 팩의 전송선로 상에 설치되어 배터리 팩과 부하를 전기적으로 연결 또는 연결해제시키는 릴레이 스위치 장치로서, 상기 전송선로에 전류를 통전 또는 통전 해제시키는 접점부와 상기 접점부를 개폐시키는 전자석으로 기능하는 코일부를 구비하는 릴레이 조립체; 상기 코일부에 인가되는 릴레이 전원을 공급 또는 차단하는 제어부; 및 상기 제어부로부터 상기 코일부에 인가되는 작동전압을 센싱하는 작동전압 센싱부를 포함하며, 상기 작동전압 센싱부는, 상기 작동전압이 미리 설정된 기준 작동전압보다 낮거나 또는 미리 설정된 정상 작동전압 범위를 벗어나는 경우 상기 제어부에 에러 메시지를 전송하는 릴레이 스위치 장치가 제공될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 에러 메시지를 수신 후 상기 릴레이 전원을 차단할 수 있다.
상기 릴레이 스위치 장치는, 상기 작동전압이 상기 기준 작동전압 미만일 경우, 상기 작동전압을 상기 기준 작동전압 이상의 상기 정상 작동전압 범위로 승압시키는 DC/DC 컨버터를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 에러 메시지를 수신 후 상기 DC/DC 컨버터를 작동시킬 수 있다.
상기 작동전압 센싱부는, 상기 작동전압이 상기 정상 작동전압 범위보다 낮은 경우 저전압 에러 메시지를 상기 제어부에 전송하고, 상기 작동전압이 상기 정상 작동전압 범위보다 높은 경우 고전압 메시지를 상기 제어부에 전송하며, 상기 제어부는, 상기 저전압 에러 메시지 수신 후 상기 DC/DC 컨버터가 상기 작동전압을 상기 정상 작동전압 범위로 승압시키도록 하고, 상기 고전압 에러 메시지 수신 후 상기 DC/DC 컨버터가 상기 작동전압을 상기 정상 작동전압 범위로 감압시키도록 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 배터리 팩의 과충전 또는 과방전을 제어하는 배터리제어유닛(BMS)으로의 기능을 겸할 수 있다.
상기 릴레이 조립체는, 힌지형 또는 플런저형 전자기 릴레이 타입으로 마련될 수 있다.
상기 접점부는, 상기 전송 선로에서 서로 끊어져 있는 제1 지점과 제2 지점에 각각 연결되는 제1 및 제2 픽스 접점유닛; 및 상기 제1 및 제2 픽스 접점유닛에 대향하고 소정 간격 이격 배치되는 무빙 접점유닛을 포함하고, 상기 무빙 접점유닛과 결합하고 직선 왕복 운동하게 마련되어 상기 무빙 접점유닛을 상기 제1 및 제2 픽스 접점유닛에 접촉 및 접촉해제시키는 플런저 유닛을 포함하며, 상기 코일부는 중공 형상으로 형성되고, 상기 플런저 유닛은 상기 코일부의 내측에 마련되는 중앙 통로에 배치될 수 있다.
상기 플런저 유닛은, 상기 코일부의 전자기력에 의해 상기 중앙 통로에서 움직이게 되는 무빙 코어; 상기 무빙 코어에서 연장되어 상기 무빙 접점유닛에 연결되는 플런저 샤프트; 및 상기 플런저 샤프트가 통과하는 중공형의 블록 형상으로 마련되고 상기 중앙 통로에 고정 설치되어 상기 중앙 통로에서 상기 무빙 코어의 이동을 제한하는 픽스 코어를 포함할 수 있다.
상기 작동전압 센싱부 및 상기 DC/DC 컨버터는 상기 릴레이 조립체와 일체로 케이싱될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 미리 설정된 기준 작동전압보다 낮은 전압으로는 릴레이가 작동되지 못하도록 함으로써 릴레이 접점의 불완전 접촉에 따른 접점 융착 위험을 없앨 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래기술에 따른 전기자동차의 배터리 팩과 부하를 연결하는 릴레이 스위치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 릴레이 스위치 장치에 관한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 릴레이 스위치 장치에 관한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 릴레이 스위치 장치의 제어 방법의 흐름을 도시한 순서도이다.
도 5 및 도 6은 릴레이 조립체의 작동 전/후를 개략적으로 나타내는 도면들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 출원을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 발명의 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하 설명할 스위치 장치는 HEV 또는 EV 등과 같은 전기 자동차의 배터리 팩이 HV 전송라인을 통해 공급하는 대전류를 온오프시키기 위한 목적으로 이용될 수 있다. 물론, 본 발명에 따른 스위치 장치는 상기 전기 자동차에 한정적으로 사용되어야 하는 것은 아니며, 예컨대 전력저장장치(ESS) 등 전기기구 장치에도 사용될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 릴레이 스위치 장치에 관한 구성도이다.
이들 도면들을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 릴레이 스위치 장치(10)는, 릴레이 조립체(100), 제어부(200), 작동전압 센싱부(300)를 포함한다.
릴레이 조립체(100)는 고전압 전송선로(1) 상에 끊어져 있는 제1 지점(21)과 제2 지점(22)을 연결시키거나 연결 해제시킴으로써 배터리 팩과 부하 사이의 전류 흐름을 제어하는 역할을 한다. 여기서, 부하(미도시)는 모터나 인버터와 같이 배터리 팩으로부터 전력을 공급받는 장치를 말한다.
본 실시예에 따른 릴레이 조립체(100)는 접점부(110), 플런저 유닛(114)과 코일부(120)를 포함하는 플런저형으로 마련된다. 그러나 릴레이 조립체(100)는 당업계 알려진 힌지형 전자기 릴레이 타입 등, 전자적인 스위치로서 코일에 전류가 흘러 전자석이 되었을 때 철편을 끌어당겨 그 철편에 붙어있는 접점을 열거나 닫는 형식으로 작동하는 것이라면 어떠한 것이 적용되어도 무방할 수 있다.
릴레이 조립체(100)는 코일부(120)의 규격 등에 따라 정격 작동전압이 다를 수 있다. 예컨대 상기 정격 작동전압보다 낮은 전압이 코일에 인가되면 접점의 불완전 접촉으로 스파크가 일어나 접점이 융착될 수 있고, 상기 정격 작동전압보다 높은 전압이 코일에 인가될 경우 코일이 용융되어 릴레이 조립체(100)가 파손될 수 있다. 따라서 반드시 릴레이 조립체(100)에는 정격 작동전압이 인가될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
이하에서 본 실시예의 릴레이 조립체(100)의 정격 작동전압은 12V이나, 9V~16V의 범위에서는 릴레이 조립체가 정상 작동하는 것으로 보고, 그 범위를 벗어나면 릴레이 조립체가 비정상 작동하는 것으로 본다.
그리고 상기 9V~16V 전압을 정상 작동전압 범위라고 정의하고 정상 작동전압에서 최저 전압인 9V를 기준 작동전압이라고 정의하기로 한다.
전기 자동차는 배터리 팩 이외에 12V 전압의 보조 배터리 팩이 구비될 수 있으며, 상기 12V 전압의 보조 배터리 팩이 릴레이 조립체(100)의 전력원으로 이용될 수 있다. 상기 보조 배터리 팩의 전원은 제어부(200)를 거쳐 릴레이 조립체(100)에 전달될 수 있다.
상기 보조 배터리 팩(미도시)은 시동을 걸거나, 차량의 전조등을 비롯한 각종 전장품의 전력원으로 사용될 수 있다. 이러한 보조 배터리 팩의 방전 또는 기타 원인으로 전압이 떨어지게 되면 릴레이 조립체(100)에 인가되는 전압도 정격 작동전압 12V 이하로 떨어지게 된다.
특히, 정상 작동전압 범위보다 낮은 8V~8.5V 정도의 전압이 릴레이 조립체(100)가 작동될 경우, 접점부(110)가 불완전 접촉하게 되고 이때 발생하는 스파크와 열로 접점부(110)가 융착되어 차량에 심각한 문제가 야기될 수 있다.
이에 본 발명은 상기 기준 작동전압 이하로 전압이 떨어질 경우 작동전압 센싱부(300)가 이를 감지하고 제어부(200)에 에러 메시지를 전송하여 릴레이 조립체에 릴레이 전원 공급을 차단할 수 있도록 하여 접점 융착을 방지한다.
상기 제어부(200)는 배터리제어유닛(BMS;Battery Management System)으로서 배터리 팩의 충방전을 제어하는 기능과 더불어 작동전압 센싱부(300)로부터 에러 메시지를 수신한 때 릴레이 조립체(100)에 인가되는 릴레이 전원을 제어하는 기능을 담당한다.
이러한 제어부(200)는 당업계에 알려진 프로세서, ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀, 데이터 처리 장치 등을 선택적으로 포함할 수 있다.
작동전압 센싱부(300)는 릴레이 조립체(100)의 코일부(120) 양단에 연결되어 코일에 인가되는 초기 작동전압을 감지하고 이를 기준 작동전압과 비교한다.
이때, 상기 초기 작동전압이 기준 작동전압보다 낮을 경우 작동전압 센싱부(300)에서 제어부(200)로 에러 메시지가 전송된다.
작동전압 센싱부(300)와 제어부(200) 간의 통신 인터페이스는 바람직하게는 캔(CAN) 통신 인터페이스 또는 데이지 체인(daisy chain) 통신 인터페이스일 수 있다. 물론 본 발명이 상기 통신 인터페이스의 종류에 의해 한정되는 것은 아니다.
작동전압 센싱부(300)로부터 에러 메시지를 수신한 제어부(200)는 릴레이 조립체(100)에 전원 공급을 차단한다. 이에 따라 기준 작동전압 이하에서는 릴레이 조립체(100)가 작동하지 않게 됨으로써 릴레이 접점부(110)의 불완전 접촉을 방지할 수 있어 접점 융착 위험을 없앨 수 있다.
앞선 설명과 달리, 작동전압 센싱부(300)는 미리 설정되는 정상 작동전압 범위(9V~16V)를 벗어나는 전압이 감지될 경우 제어부(200)에 에러 메시지를 전송하도록 구성될 수도 있다.
즉, 9V보다 낮은 전압이 작동전압으로 인가되는 경우뿐만 아니라 16V보다 높은 전압이 작동전압으로 인가되는 경우에도 에러 메시지를 제어부(200)에 전송하여 제어부(200)가 릴레이 조립체(100)에 전원 공급을 차단하도록 할 수 있다. 이 경우, 과전압에 의한 릴레이 조립체(100)의 파손을 방지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 릴레이 스위치 장치(10)에 관한 구성도이다. 이어서, 도 3을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 릴레이 스위치 장치(10)를 설명하기로 한다.
제2 실시예에 따른 릴레이 스위치 장치(10)는, 제1 실시예에 비해 DC/DC 컨버터(400)를 더 포함할 수 있다. 제1 실시예는 제어부(200)로부터 코일부(120)에 인가되는 초기 작동전압과 기준 작동전압을 비교하여 작동전압이 기준 작동전압(9V)보다 낮으면 릴레이 조립체(100)에 전원 공급을 차단하는데 그치는 반면, 제2 실시예는 작동전압이 기준 작동전압(9V)보다 낮으면 DC/DC 컨버터(400)로 종전 작동전압을 정상 작동전압 범위(9V~16V)로 승압시켜 릴레이 조립체(100)가 정상적으로 작동하도록 한다.
여기서 상기 DC/DC 컨버터(400)는 제어부(200)의 제어 로직에 따라 선택적으로 작동될 수 있다. 이를테면, DC/DC 컨버터(400)는 제어부(200)가 작동전압 센싱부(300)로부터 에러 메시지를 수신한 경우 작동하게 구성될 수 있다.
도 4를 참고하여 부연 설명하면, 전기 자동차에 구비되는 12V 전압의 보조 배터리 팩의 전원은 제어부(200)를 거쳐 릴레이 조립체(100)에 공급되거나 차단된다. 제어부(200)에 의해 릴레이 조립체(100)에 전원이 공급되거나 차단되어 릴레이 조립체(100)가 턴온 또는 턴오프될 수 있다.
작동전압 센싱부(300)는 코일부(120)의 전압을 센싱하고 제어부(200)로부터 릴레이 조립체(100)에 공급되는 작동전압과 기준 작동전압을 비교한다. 이때 초기 작동전압이 기준 작동전압보다 클 경우 에러 메시지가 제어부(200)에 전송되지 않으므로 DC/DC 컨버터(400)는 작동하지 않고 상기 초기 작동전압으로 릴레이 조립체(100)가 작동될 수 있다.
그러나 상기 초기 작동전압이 기준 작동전압보다 작을 경우에는 에러 메시지를 제어부(200)에 전송하여 제어부(200)에 의해 DC/DC 컨버터(400)가 작동될 수 있도록 한다. 이때 DC/DC 컨버터(400)는 상기 초기 작동전압을 기준 작동전압 이상의 정상 작동전압 범위(9V~16V)로 승압시킨다.
그러므로 릴레이 조립체(100)는 항상 기준 작동전압 이상의 전압으로 작동할 수 있게 되어 저전압으로 인한 릴레이 접점 융착 위험이 현저히 낮아질 수 있다.
한편, 앞선 설명은 초기 작동전압이 기준 작동전압보다 낮은 경우를 고려하여 설명한 것이나, 초기 작동전압이 기준 작동전압보다 과도하게 높은 경우에도 본 발명의 릴레이 스위치 장치(10)로 작동전압을 조절할 수 있다.
이를테면, 전술한 바와 같이, 작동전압 센싱부(300)는 미리 설정되는 정상 작동전압 범위(9V~16V)를 벗어나는 전압이 감지될 경우, 제어부(200)에 에러 메시지를 전송하도록 구성될 수도 있다. 이때 센싱되는 전압이 9V 미만일 경우 저전압 에러 메시지를 전송하고, 반대로 센싱되는 전압이 16V를 초과할 경우 고전압 에러 메시지를 전송한다. 즉, 작동전압 센싱부(300)는 2종류의 에러 메시지를 제어부(200)에 전송하게 구성될 수 있다.
제어부(200)는 위와 같이 2종류의 에러 메시지에 따라 초기 작동전압이 승압 또는 감압되게 DC/DC 컨버터(400)를 작동시킨다. 즉, 초기 작동전압이 9V 미만이면 승압시키고 16V를 초과하면 감압시켜 항상 정상 작동전압 범위에서 릴레이 조립체(100)가 작동할 수 있도록 한다. 여기서 상기 DC/DC 컨버터(400)로는 승압과 감압을 겸하는 듀얼 DC/DC 컨버터(400)가 채용될 수 있다.
이어서 도 5 및 도 6을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 플런저형 릴레이 조립체(100)에 대해 살펴보기로 한다.
본 실시예에 따른 릴레이 조립체(100)는 접점부(110), 플런저 유닛(114), 코일부(120) 및 이들을 수용하는 릴레이 하우징(130)을 포함할 수 있다.
그리고 앞서 설명한 작동전압 센싱부(300) 및 DC/DC 컨버터(400)는 인쇄회로기판에 구성되어 상기 릴레이 하우징(130) 내부에 케이싱될 수 있다. 즉, 작동전압 센싱부(300)와 DC/DC 컨버터(400)는 상기 릴레이 조립체(100) 속에 내장될 수 있다.
접점부(110)는 제1 픽스 접점유닛(111), 제2 픽스 접점유닛(112), 그리고 무빙 접점유닛(113)을 포함한다. 상기 제1 픽스 접점유닛(111)과 제2 픽스 접점유닛(112)은 전송 선로에서 서로 끊어져 있는 제1 지점(21)과 제2 지점(22)에 각각 연결되고 무빙 접점유닛(113)은 상기 제1 및 제2 픽스 접점유닛(112)에 대향하고 소정 간격 이격 배치된다.
무빙 접점유닛(113)은 금속 판형으로 마련되며, 이러한 무빙 접점유닛(113)이 상기 제1 픽스 접점유닛(111)과 제2 픽스 접점유닛(112)에 접촉되거나 접촉해제됨으로써 전송 선로 상에 대전류의 흐름이 제어될 수 있다.
무빙 접점유닛(113)과 제1 및 제2 픽스 접점유닛(112) 간의 접촉 및 접촉해제는 플런저 유닛(114)의 직선 왕복 운동에 따른다.
코일부(120)는 솔레노이드 작용으로 상기 플런저 유닛(114)을 직선 왕복 운동하게 한다. 코일부(120)는 코일을 길게 감아서 원통형, 즉 중공 형상으로 형성되고 이러한 코일부(120)의 내측에 마련되는 중앙 통로에 플런저 유닛(114)이 배치된다.
플런저 유닛(114)은 코일부(120)에 전류가 흐를 때 코일부(120)의 솔레노이드 작용으로 코일부(120)의 중앙 통로 밖으로 움직일 수 있다. 이때 무빙 접점유닛(113)과 제1 및 제2 픽스 접점유닛(112)이 접촉하게 된다. 그리고 코일부(120)에 전류를 차단하면 플런저 유닛(114)이 원위치되어 무빙 접점유닛(113)과 제1 및 제2 픽스 접점유닛(112)이 접촉 해제될 수 있다.
플런저 유닛(114)은, 무빙 코어(115), 플런저 샤프트(116) 그리고 픽스 코어(117)를 포함할 수 있다.
무빙 코어(115)는 금속 블록으로 상기 중앙 통로에서 구속되지 않은 상태로 코일부(120)의 전자력에 의해 움직일 수 있게 마련된다. 플런저 샤프트(116)는 상기 무빙 코어(115)에서 중앙 통로의 길이 방향으로 연장될 수 있고 그 끝단부는 중앙 통로 밖에서 무빙 접점유닛(113)과 결합한다. 이러한 무빙 코어(115)와 플런저 샤프트(116)는 코일부(120)에 전류가 인가되면 일체로 움직인다.
픽스 코어(117)는 무빙 코어(115)와 플런저 샤프트(116)의 이동 거리를 제한하는 역할을 한다. 픽스 코어(117)는 코일부(120)의 중앙 통로 속에 고정되며, 중공 형상으로 플런저 샤프트(116)는 통과할 수 있지만 무빙 코어(115)는 통과할 수 없는 내경을 갖는다.
이러한 구성으로, 도 5과 도 6을 참조하면, 코일부(120)에 전류가 인가될 때, 코일부(120)의 전자력으로 무빙 코어(115)가 픽스 코어(117)에 맞닿게 되는 위치까지 +Y축 방향으로 이동할 수 있다. 이때의 무빙 코어(115)가 이동하는 거리는 무빙 접점유닛(113)과 제1 및 제2 픽스 접점유닛(112) 사이의 거리에 해당한다.
전술한 바와 같이, 코일부(120)의 양단 전압 즉 릴레이 조립체(100)의 작동전압이 9V 미만일 경우 무빙 접점유닛(113)과 제1 및 제2 픽스 접점유닛(112)이 불완전 접촉하게 될 가능성이 있지만, 본 발명에 따르면 기준 작동전압 미만의 작동전압이 감지되면 전원 공급이 차단되거나 정상 작동전압으로 승압된 전압이 인가되게 되어 있어 상기 무빙 접점유닛(113)과 제1 및 제2 픽스 접점유닛(112) 사이의 불완전 접촉으로 인한 융착 위험은 거의 없다.
위와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
한편, 본 명세서에서는. 상, 하, 좌, 우 등과 같이 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어는 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 관측자의 보는 위치나 대상의 놓여져 있는 위치 등에 따라 다르게 표현될 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
10 : 릴레이 스위치 장치 100 : 릴레이 조립체
110 : 접점부 111 : 제1 픽스 접점유닛
112 : 제2 픽스 접점유닛 113 : 무빙 접점유닛
114 : 플런저 유닛 120 : 코일부
130 : 릴레이 하우징 200 : 제어부
300 : 작동전압 센싱부 400 : DC/DC 컨버터

Claims (10)

  1. 배터리 팩의 전송선로 상에 설치되어 배터리 팩과 부하를 전기적으로 연결 또는 연결해제시키는 릴레이 스위치 장치로서,
    상기 전송선로에 전류를 통전 또는 통전 해제시키는 접점부와 상기 접점부를 개폐시키는 전자석으로 기능하는 코일부를 구비하는 릴레이 조립체;
    상기 코일부에 인가되는 릴레이 전원을 공급 또는 차단하는 제어부; 및
    상기 코일부 양단에 연결되어, 상기 제어부로부터 상기 코일부에 인가되는 작동전압을 센싱하는 작동전압 센싱부를 포함하며,
    상기 작동전압 센싱부는,
    상기 작동전압이 미리 설정된 기준 작동전압보다 낮은 경우 저전압 에러 메시지를 상기 제어부에 전송하고, 상기 작동전압이 미리 설정된 정상 작동전압 범위보다 높을 경우 고전압 에러 메시지를 상기 제어부에 전송하고,
    상기 기준 작동전압은 상기 정상 작동전압 범위에서 최저 전압을 가리키며,
    상기 릴레이 스위치 장치는 상기 작동전압을 승압 또는 감압시킬 수 있는 DC/DC 컨버터를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 저전압 에러 메시지 수신 후 상기 DC/DC 컨버터가 상기 작동전압을 상기 정상 작동전압 범위로 승압시키도록 하고, 상기 고전압 에러 메시지 수신 후 상기 DC/DC 컨버터가 상기 작동전압을 상기 정상 작동전압 범위로 감압시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 릴레이 스위치 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 배터리 팩의 과충전 또는 과방전을 제어하는 배터리제어유닛(BMS)으로의 기능을 겸하는 것을 특징으로 하는 릴레이 스위치 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 릴레이 조립체는, 힌지형 또는 플런저형 전자기 릴레이 타입으로 마련되는 것을 특징으로 하는 릴레이 스위치 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 접점부는, 상기 전송선로에서 서로 끊어져 있는 제1 지점과 제2 지점에 각각 연결되는 제1 및 제2 픽스 접점유닛; 및 상기 제1 및 제2 픽스 접점유닛에 대향하고 소정 간격 이격 배치되는 무빙 접점유닛을 포함하고,
    상기 무빙 접점유닛과 결합하고 직선 왕복 운동하게 마련되어 상기 무빙 접점유닛을 상기 제1 및 제2 픽스 접점유닛에 접촉 및 접촉해제시키는 플런저 유닛을 포함하며,
    상기 코일부는 중공 형상으로 형성되고,
    상기 플런저 유닛은 상기 코일부의 내측에 마련되는 중앙 통로에 배치되는 것을 특징으로 하는 릴레이 스위치 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 플런저 유닛은,
    상기 코일부의 전자기력에 의해 상기 중앙 통로에서 움직이게 되는 무빙 코어; 상기 무빙 코어에서 연장되어 상기 무빙 접점유닛에 연결되는 플런저 샤프트; 및 상기 플런저 샤프트가 통과하는 중공형의 블록 형상으로 마련되고 상기 중앙 통로에 고정 설치되어 상기 중앙 통로에서 상기 무빙 코어의 이동을 제한하는 픽스 코어를 포함하는 것을 특징으로 하는 릴레이 스위치 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 작동전압 센싱부 및 상기 DC/DC 컨버터는 상기 릴레이 조립체와 일체로 케이싱되는 것을 특징으로 하는 릴레이 스위치 장치.
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